Контрольная работа по "Материаловедении"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Контрольная работа по Материаловедении

Вариант 3

Выполнил: студент 2 ускор. курса з/о

Инженерного факультета,

(спец. Технические системы в Агробизнесе)

Шифр 13503

Костыркин П. А.

Проверил: д.т.н., доцент Иванайский В.В.

Барнаул 2014

Содержание

1.  Цементация. Сущность, способы, основные параметры процесса, термообработка после цементации, применение. Понятие азотирования, нитроцементации, диффузионного насыщения металлами.

2. Основные классы конструкционных легированных сталей. Общая характеристика, примеры, применение. Инструментальные легировнные стали.

3. Литье по выплавляемым моделям и в оболочковые формы. Сущность, сравнительная характеристика, применение.

4. Сварочный трансформатор и выпрямитель. Принципиальное устройство, обозначение, характеристика, применение.

5. Производственный и технологический процессы машиностроительного производства, их структура. Основные типы производства в зависимости от масштаба производства, их сравнительная характеристика.

6. Тепловые явления при резании металлов. Смазывающее-охлаждающие жидкости, виды, способы подачи, влияние на процесс разания.

7. Список литературы

Раздел 1

 1) Вопрос №18

Цементация – химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950°С. 
Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25%).

Глубина цементации – расстояние от поверхности изделия до середины зоны, где в структуре имеются одинаковые объемы феррита и перлита (h = 1…2 мм). 
Степень цементации – среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно не более 1,2%).

На практике применяют цементацию в твердом и газовом карбюризаторе (науглероживающей среде). 
Участки деталей, которые не подвергаются цементации, предварительно покрываются медью (электролитическим способом) или глиняной смесью.

Цементация в твердом карбюризаторе 
Почти готовые изделия, с припуском под шлифование, укладывают в металлические ящики и пересыпают твердым карбюризатором. Используют древесный уголь с добавками углекислых солей BaCO3, Na2CO3 в количестве 10…40%. Закрытые ящики укладывают в печь и выдерживают при температуре 930…950°С.  

Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в соответствующей среде – карбюризаторе. Как правило, цементацию проводят при температурах выше точки Ас3 (930 – 950°С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах. 
Окончательные свойства цементованные изделия приобретают в результате закалки и низкого отпуска, выполняемых после цементации. 
Назначение цементации и последующей термической обработки – придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе и кручении. 
Для цементации обычно используют низкоуглеродистые (0,1 – 0,18% С), чаще легированные, стали. Для цементации крупногабаритных изделий применяют стали с более высоким содержанием углерода (0,2 – 0,3%). Выбор таких сталей необходим для того, чтобы сердцевина изделия, на насыщающаяся углеродом при цементации, сохраняла высокую вязкость послезакалки. 
На цементацию детали поступают после механической обработки с припуском на шлифование (50 – 100 мкм). Во многих случаях цементации подвергается только часть детали; тогда участки, не подлежащие упрочнению, защищают тонким слоем меди (20 – 40 мкм), которую наносят электрическим способом или изолируют специальными обмазками, состоящими из смеси огнеупорной глины, песка и асбеста, замешанных на жидком стекле, ленитом и др.

Концентрация углерода в поверхностном слое должна составлять 0,8 – 1,0%. Для получения максимального сопротивления контактной усталости количество углерода может быть повышено до 1,1 – 1,2%. Более высокая концентрация углерода вызывает ухудшение механических свойств цементуемого изделия

Широко применяемый карбюризатор состоит из древесного угля, 20 – 35% BaCO3 и ~3,5% CaCO3, который добавляют для предотвращения спекания частиц карбюризатора. Рабочую смесь, применяемую для цементации, составляют из 25 – 35 % свежего карбюризатора и 65-75 % отработанного. Содержание BaCO3 в такой смеси 5 – 7 %, что обеспечивает требуемую толщину слоя и исключает образование грубой цементитной сетки на поверхности. 
Детали, подлежащие цементации, после предварительной очистки укладывают в ящики: сварные стальные, или, реже, литые чугунные прямоугольной или цилиндрической формы. При упаковке изделий на дно ящика насыпают и утрамбовывают слой карбюризатора толщиной 20 – 30 мм, на который укладывают первый ряд деталей, выдерживая расстояние между ними и до боковых стенок ящика 10 – 15 мм. Затем засыпают и утрамбовывают слой карбюризатора толщиной 10 – 15 мм, на него укладывают другой ряд деталей и т.д. Последний (верхний) ряд деталей засыпают слоем карбюризатора толщиной слоем 35 – 40 мм с тем, чтобы компенсировать возможную его усадку. Ящик накрывают крышкой, кроки которого обмазывают огнеупорной глиной или смесью глины и речного песка. После этого ящик помещают в печь. 
Нагрев до температуры цементации (910 – 930°С) составляет 7 – 9 мин на каждый сантиметр минимального размера ящика. Продолжительность выдержки при температуре цементации цементации для ящика с минимальным размером 150 мм составляет 5,5 – 6,5 ч для слоя толщиной 700 – 900 мкм и 9 – 11 ч для слоя толщиной 1200 – 1500 мкм. При большем размере ящика (минимальный размер 250 мм) для получения слоя толщиной 700 – 900 мкм продолжительность выдержки равна 7,5 – 8,5 ч, а при толщине 1200 – 1500 мкм – 11 – 14 ч.  
После цементации ящики охлаждают на воздухе до 400 – 500°С и затем раскрывают

Газовая цементация. Этот процесс осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе, поэтому ее широко применяют на заводах, изготавляющих детали массовыми партиями. 
В случае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое, сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков., наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи

В крупносерийном и массовом производствах газовую цементацию проводят в безмуфельных печах непрерывного действия.

Термическая обработка стали после цементации и свойства цементованных деталей. Окончательные свойства цементованных деталей достигаются в результате термической обработки, выполняемой после цементации.

В большинстве случаев, особенно при обработке наследственно мелкозернистых сталей, применяют закалку выше точки Ас1 (сердцевины) при 820 – 850 °С.

После цементации термическая обработка иногда состоит из двойной закалки и отпуска. Первую закалку (или нормализацию) с нагревом до 880 – 900 °С (выше точки Ас3 сердцевины) назначают для исправления структуры сердевины. Кроме того, при нагреве в поверхностном слое в аустените растворяется цементитная сетка, которая уже вновь при быстром охлаждении не образуется. Вторую закалку проводят с нагревом 760 – 780 °С для устранения перегрева цементованного слоя и придания ему высокой твердости.

Заключительной операцией термической обработки цементованных деталей во всех случаях является низкий отпуск при 160-180 °С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения.

2) Вопрос № 20

Конструкционная легированная сталь

Конструкционная сталь, общее название группы сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов. Конструкционная сталь должна обладать хорошей свариваемостью, в связи с чем содержание в ней углерода не должно превышать 0,25%; она подразделяется на углеродистую и низколегированную (до 5% легирующих элементов) повышенной прочности, а также в зависимости от назначения — для мостостроения и каркасов высотных зданий.

Конструкционная сталь, используемая в машиностроении, по химическому составу классифицируется на углеродистую и легированную (хромистая, хромоникелевая и др.); по методу изготовления — на деформируемую и литейную; по условиям работы — на конструкционную, жаропрочную, нержавеющую (коррозионностойкую), износостойкую. В зависимости от содержания углерода различают низкоуглеродистую цементуемую сталь (0,1—0,25% С) и так называемую улучшаемую сталь (0,25—0,45% С); для некоторых деталей (например, пружин, рессор) применяется сталь с более высоким содержанием углерода (0,5—0,65% С). По степени легированности сталь для машиностроения делят на низко- (до 5% легирующих элементов), средне- (5—10%) и высоколегированную (более 10%). Детали машин, изготовленные из стали, как правило, подвергают термической обработке. В зависимости от значения и характера воспринимаемых деталью нагрузок к стали предъявляются требования необходимого уровня прочности, пластичности, ударной вязкости, предела выносливости, свариваемости, прокаливаемости и др.

Тройная (железо + углерод + легирующий элемент) легированная сталь.

Хром в качестве легирующего компонента получил наибольшее распространение, так как способствует увеличению прочности стали и относительно дешев. Низко- и среднелегированную хромовые стали довольно широко применяют в авто- и тракторостроении, а также в других отраслях машиностроения для осей, валов, зубчатых колес и других деталей. Хромовая сталь при содержании 0,4-1,65% Cr и 0,95-1,15%С образует группу шарикоподшипниковых сталей ШХ6, ШХ9, ШХ15. Низколегированную хромовую сталь применяют также для изготовления инструментов.

Никель - хороший легирующий компонент, но достаточно дорогой. Поэтому его по возможности сочетают с хромом или заменяют марганцем и другими легирующими элементами (сложнолегированная сталь). Никель увеличивает прочность, вязкость и твердость стали.

Кремний при содержании свыше 0,8% повышает прочность, упругость и твердость стали, снижая, однако, её вязкость. Низкоуглеродистую кремнистую сталь применяют при сооружении мостов. Сталь 50С2, 60С2 и других марок применяют для изготовления пружин и рессор. После закалки она отличается высокой упругостью и прочностью.

Марганец повышает твердость и прочность стали, а также увеличивает её прокаливаемость и улучшает свариваемость. Низколегированную марганцевую сталь используют для деталей, от которых требуется износоустойчивость (зубчатые колеса, оси, болты). Это сталь маркировок 30Г2, 45Г2, 50Г2.

Сложнолегированная конструкционная сталь.

Эта сталь имеет широкое распространение. Путем одновременного легирования стали несколькими элементами получение нужных свойств достигается легче, полнее и при меньшем их содержании.

Хромоникелевая сталь. Она обладает высокой прочностью, вязкостью и является одним из лучших конструкционных материалов. Сталь такого вида получила распространение в авиастроении для изготовления наиболее нагруженных деталей авиамоторов, в авто- и тракторостроении. В зависимости от характера работы в изделии одни детали должны подвергаться цементации, другие- закалке и высокому отпуску(улучшению) В соответствии с этим хромоникелевая сталь делится на цементируемую и улучшаемую.

Цементуемые стали. Некоторые детали работают в условиях поверхностного износа, испытывая при этом и динамические нагрузки. Такие детали изготавливают из низкоуглеродистых сталей, содержащих 0,10-0,30 % С, подвергая их затем цементации.

Для изделий небольших размеров, деталей неответственного назначения применяют стали 10, 15, 20, для деталей более сложной формы, деталей сильно нагруженных, крупных применяют низколегированные стали с небольшим содержанием углерода. В качестве легирующих элементов в цементуемые стали добавляют хром, никель и др.

Изделия небольшого сечения и несложной формы, работающие при повышенных удельных нагрузках (втулки, валики, оси, кулачковые муфты, поршневые пальцы и т.д.), делают из хромистых сталей 15Х, 20Х, содержащих около 1 % Сг. При содержании хрома до 1,5 % в цементованном слое повышается концентрация углерода, образуется легированный цементит (Fе, Сг)3С, увеличивается глубина эвтектоидного слоя, а после термической обработки увеличивается и глубина закаленного слоя. Дополнительное легирование этих сталей ванадием (0,1(0,2 %)–сталь 15ХФ–способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость.

Для изготовления цементуемых деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки, используют стали, в состав которых входит никель (20ХН, 12ХНЗА). Несколько уменьшая глубину цементованного слоя, Ni в то же время увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна и образованию грубой цементитной сетки. Никель положительно влияет и на свойства стали в сердцевине изделия. Из-за дефицитности никеля эти стали заменяют другими легированными сталями. К ним относятся хромомарганцевые стали с небольшим количеством титана (0,006–0,12 %): 18ХГТ, 30ХГТ. В цементуемые стали титан вводят только для измельчения зерна. При большем его содержании он уменьшает глубину цементованного закаленного слоя и прокаливаемость.

Наиболее высоколегированные цементуемые стали (12Х2Н4, 18Х2Н4В и др.) используют для изготовления деталей больших сечений. Эти стали являются наиболее высокопрочными из всех цементуемых сталей. Обычно изделия, изготовленные из высоколегированных цементуемыхсталей, подвергают цементации на небольшую глубину.

Улучшаемые стали. Улучшаемыми сталями называют среднеуглеродистые конструкционные стали (0,3–05 % С), подвергаемые закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки.

Хромомарганцевые стали 20ХГС, 25ХГС, 30ХГС, называемые хромансиль, легированы хромом, кремнием и марганцем, т.е. не содержат дефицитных легирующих элементов. Эти стали обладают хорошей свариваемостью и прочностью. Недостаток этих сталей склонность к отпускной хрупкости II рода и к обезуглероживанию поверхности при нагреве.

Хромолибденовая сталь. Отличается высокой прочностью и вязкостью, простотой применяемой термической обработки. Её используют в котло- и трубостроении для котельных труб, труб пароперегревателей, котельных барабанов и т.п. Хромолибденовую сталь марки 15ХМ применяют для различного рода трубопроводов, работающих при высоких температурах в агрессивных средах. Кроме того, хромолибденовую сталь применяют в моторостроениии и других отраслях.

Хромованадиевая сталь. Эта сталь обладает высокой упругостью, применяется для изготовления осей, зубчатых колес(15ХФ,20ХФ), пружин(50ХФА) и др. Пружины, изготовленные из этой стали, сохраняют свою упругость при нагреве до температуры 380С. Хромомарганцевые стали применяют во многих случаях вместо дорогих хромоникелевых. Однако они менее устойчивы к перегреву и имеют меньшую вязкость по сравнению с хромоникелевыми. В автомобильной и тракторной промышленности, в станкостроении применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ.

Низколегированная сталь повышенной прочности. Широкое применение в машиностроении строительстве находит низколегированная сталь повышенной прочности, не содержащая дорогостоящих элементов и легированная марганцем,кремнием,хромом.

Высокопрочные стали. С каждым годом растет потребность в материалах, обладающих высокой прочностью и вместе с этим необходимыми пластичностью и вязкостью. Высокопрочное состояние может быть получено несколькими способами. Один из таких способов – легирование среднеуглеродистых сталей (0,4–0,5 % С) хромом, вольфрамом, молибденом, кремнием и ванадием. Эти элементы затрудняют разупрочняющие процессы при нагреве до 200–300.

Высокая прочность легированных конструкционных сталей может быть получена и за счет применения термомеханической обработки (ТМО). Так, сталь 30ХГСА, 40ХН, 40ХНМА, 38ХНЗМА после НТМО (низкотемпературная термическая обработка) имеют временное сопротивление разрыву до 2800 МПа, относительное удлинение и ударная вязкость увеличиваются в 1,5–2 раза по сравнению с обычной термической обработкой. Объясняется это тем, что частичное выделение углерода из аустенита при деформации облегчает подвижность дислокаций внутри кристаллов мартенсита, что и способствует повышению

Мартенситностареющие (Марэйджинг) стали. Эти стали сочетают высокие прочностные свойства с хорошей пластичностью и вязкостью. Достигается это легированием специальной термической обработкой. Их достоинства – высокая технологическая пластичность при обработке давлением в широком интервале температур; отсутствие трещинообразования при охлаждении с любыми скоростями после обработки давлением; хорошая свариваемость. Недостатком этих сталей является их склонность к ликвации.

Мартенситностареющие стали относятся к высоколегированным сталям. В мартенситностареющих сталях стремятся получить минимальное количество углерода ((0,03 %), так как углерод, образуя с легирующими элементами карбиды, способствует охрупчиванию сталей; Кроме того, при этом понижается содержание легирующих элементов в твердом растворе. Термическая обработка таких сталей заключается в закалке с 800–860С.

Мартенситостареющие стали наряду с самолето- и ракетостроением используют в криогенной технике, так как они при низких температурах обладают высокой прочностью и достаточной вязкостью.

Инструментальная легированная сталь Инструментальная сталь идет для изготовления различного инструмента: ударно-штампового, измерительного, режущего. Она имеет ряд преимуществ перед инструментальной углеродистой сталью. Штампы из углеродистой стали обладают высокой твердостью и прочностью, но плохо сопротивляются удару. Метчики, развертки и другие длинные и тонкие инструменты из углеродистой стали при закалке получаются хрупкими, они ненадежны в работе и часто ломаются.

Важнейшие легирующие примеси инструментальной легированной стали: хром, вольфрам, молибден, марганец, кремний. Содержание углерода в этой стали может быть ниже, чем в углеродистой, и колеблется от 0,3 до 2,3%. Условия работы отдельных видов инструментов различны, поэтому для каждого вида инструмента необходимо применять сталь, подходящую по своим качествам к данным условиям работы.

Сталь для ударно-штампового и измерительного инструмента.

Для нагруженных штампов, деформирующих металл в холодном состоянии, применяют высоколегированную хромовую сталь (х12), отличающуюся после закалки многократного высокого отпуска весьма высокой твердостью и износоустойчивостью. Примером стали для тяжелонагруженных штампов, деформирующих металл в горячем состоянии (горячая штамповка), может служить сталь марок 5ХНМ и 5ХГМ (для небольших штампов) После закалки и высокого отпуска подобная сталь обладает повышенной прочностью, вязкостью и износоустойчивостью при высоких температурах.

Низколегированная сталь для режущего инструмента.

Низколегированная сталь по своей режущей способности существенно не отличается от углеродистой стали и применяется при небольших скоростях резания, так как понижение твердости стали начинается уже при температуре 200-220С. Однако эта сталь имеет меньшую критическую скорость закалки по сравнению с углеродистой сталью и поэтому обладает более высокой прокаливаемостью, что позволяет получить структуру мартенсита в более крупных сечениях инструмента; кроме того, она менее хрупка. В качестве основного легирующего элемента для стали этих марок применяют хром, а также вольфрам. Наиболее распространенные марки стали для режущих инструментов являются: 9ХС, ХВГ и В1.

Быстрорежущая сталь.

Самые распространенные - Р18,Р6М3. Наиболее массовое употребление в СССР и России получила марка Р6М5.

Это высоколегированная инструментальная сталь, обладающая красностойкостью, то есть не теряющая режущих свойств при нагреве до 600-700С. Она способна резать металл со скоростями в 3-4 раза выше допустимых для углеродистых и низколегированных инструментальных сталей.

По структуре в равновесном состоянии быстрорежущая сталь относится к ледебуритному классу. После ковки и отжига она имеет перлитно-сорбитную основу с округлыми включениями зерен легированных карбидов. Термическая обработка быстрорежущей стали состоит из закалки с температурой нагрева до 1260-1300С и двух или трехкратного отпуска для уменьшения содержания остаточного аустенита. Высокая температура закалки необходима для растворения возможно большего количества легированных карбидов в аустените, чтобы получить мартенсит, более насыщенный легирующими элементами и стойкий против отпуска.

Раздел 2

3) Вопрос №5

Способ литья в оболочковые формы основан на получении разовых полуформ и стержней в виде оболочек толщиной 6-10 мм. Их изготавливают путем отверждения на металлической оснастке слоя смеси, в которой связующее вещество при нагреве вначале расплавляется, а затем затвердевает (необратимо), придавая оболочке высокую прочность.

Технология литья в оболочковые формы включает ряд операций, выполнение которых при литье данным способом имеет ярко выраженные особенности. К ним относятся: приготовление специальной песчано-смоляной смеси; формирование на модельной оснастке тонкостенных оболочковых форм и стержней; сборка форм и их подготовка к заливке. Для приготовления оболочковых форм выпускают специальное связующее, представляющее собой смеси фенолформальдегидной смолы с катализатором отверждения смолы, вводимым в количестве 7-8%.

Предварительное формирование оболочки наиболее часто производят, используя поворотный бункер 1, в который засыпают песчано-смоляную смесь 2 (рис. 3.8, а). На верхнюю часть бункера, снабженную кольцевым каналом 3 для подачи охлаждающей воды, устанавливают моделями вниз и закрепляют нагретую до 200-240 oС металлическую модельную плиту 4. На ней закреплена с помощью четырех направляющих колонок 5 плита 6 толкателей 7.

Толкатели, равномерно распределенные по всей плите, выходят на рабочую поверхность, как модели, так и модельной плиты. Их фиксируют специальными хвостовиками в гнездах плиты 6 и закрепляют в ней прижимной плитой 8. Модельная плита с выталкивающим устройством помещена в корпус 9. Для фиксации плиты толкателей в исходном положении на направляющих колоннах 5 установлены пружины 10.

Рисунок 3.8 – Технология литья в оболочковые формы

Для предварительного формирования оболочки бункер 1, снабженный цапфами 11 и поворотным механизмом, поворачивают на 1800, и формовочный материал падает на горячую модельную плиту (рис.3.8, б), уплотняясь под действием гравитационных сил. В прилегающем к плите слое смеси смола плавится (при температуре 95-115 oС), смачивая зерна песка, а затем начинает полимеризоваться, загустевая и отверждаясь по мере прогрева до более высокой температуры. За 30-40 с выдержки смола успевает оплавиться в слое толщиной около 10 мм.

Слой остается на модельной плите после поворота бункера в исходное положение (рис.3.8, в) и сброса на дно бункера не прореагировавшей, сохранившей свои начальные свойства и пригодной для последующего использования части смеси.

Теперь модельную плиту со сформированной оболочковой полуформой снимают с бункера (рис.3.8, г) и подают в печь 12 (рис.3.8, д), где при температуре 300-400 oС за 90-120 с заканчивается полимеризация, и смола приобретает высокую технологическую прочность. Затем готовую оболочковую полуформу снимают с модельной плиты (рис.3.8, е) и соединяют с другой полу-формой (например, склеиванием) на специальном пневмопрессе (рис.3.8, ж). Для исключения прорыва расплава, формы с вертикальным разъемом обычно заформовывают (рис.3.8, з) в опорный наполнитель (песок, дробь и т.п.). Формы небольшой высоты с горизонтальным разъемом в большинстве случаев не заформовывают и заливают на поддонах с песчаной постелью.

В оболочковые формы получают отливки практически из любых промышленных сплавов массой до 200-300 кг. Преимущества литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые разовые формы заключаются в следующем:

• уменьшение параметров шероховатости поверхности и существенное улучшение внешнего товарного вида отливок;

• возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, а также толстостенных отливок с литыми каналами малых сечений;

• уменьшение трудоемкости ряда операций технологического процесса (приготовление смеси, изготовление формы, очистка отливок и пр.);

• сокращение в 8-10 раз и более объема переработки и транспортирования формовочных материалов;

• уменьшение металлоемкости формовочного оборудования.

Кроме того, для литья в оболочковые формы характерна меньшая жесткость оболочки, что следует рассматривать как достоинство метода в сравнении с методами литья в кокиль.

Основные недостатки метода литья в оболочковые формы:

• относительно высокая стоимость смоляного связующего;

• сложность модельной и стержневой оснастки;

• повышенное выделение вредных химических веществ в ходе термического разложения смоляного связующего;

• недостаточная прочность оболочек при получении тяжелых отливок;

• склонность к появлению некоторых специфических видов дефектов, сопровождающих низкую газопроницаемость литейной формы.

4) Вопрос №18

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители являются устройствами для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока для получения сварочной дуги.

Сварка на постоянном токе имеет преимущества по сравнению со сваркой на переменном токе: повышается стабильность горения дуги из-за отсутствия нулевых значений сварочного тока, увеличивается глубина проплавления свариваемого металла, снижается разбрызгивание металла, повышается прочность металла шва и снижается количество дефектов шва. Поэтому сварку ответственных соединений лучше выполнять на постоянном токе.

Некоторые металлы свариваются на постоянном токе, например, высоколегированные и теплоустойчивые стали, чугуны, титан, сплавы на основе меди и никеля.

Элементами сварочного выпрямителя являются силовой трансформатор, выпрямительныйблок на полупроводниковых приборах, устройства пуска, регулирования, защиты, измерения, охлаждения.

В сварочных выпрямителях желательно применение трехфазного тока, при котором меньше пульсации выпрямленного напряжения.

Силовые трансформаторы для питания выпрямительного блока по принципу действия и устройству сходны с трансформаторами для сварки на переменном токе. Для выпрямления тока используются неуправляемые полупроводниковые вентили-диоды или управляемые полупроводниковые вентили-тиристоры.

Важными элементами сварочного выпрямителя являются радиаторы охлаждения вентилей, вентилятор, включающийся перед пуском выпрямителя, элементы защиты от токовых перегрузок и перегрева.

Регулирование сварочного тока в выпрямителях осуществляется электромеханическим или электрическим методами. При электромеханическом регулировании изменение тока происходит до выпрямительного блока, и на выпрямляющие вентили поступает переменный ток, имеющий заданные параметры. При этом применяются трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием или с управляемым магнитным шунтом.

Одним из способов электромеханического регулирования тока сварки является применение выпрямителей с трансформаторами, имеющими секционированные обмотки высшего напряжения которые могут включаться последовательно переключателем. При этом происходит ступенчатое изменение тока во вторичной цепи силового трансформатора. Такие выпрямители просты в изготовлении и надежны в эксплуатации, их применение целесообразно для полуавтоматической сварки в среде защитных газов, так как они имеют жесткую внешнюю характеристику.

Ступенчатое изменение силы сварочного тока может производиться с применением вольтодобавочных трансформаторов, обмотки которых включаются согласно или встречно со вторичными обмоткам силового трансформатора. Плавное изменение тока в пределах каждой ступени производится изменением напряжения в первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора.

Электрические схемы регулирования сварочного тока в сварочных выпрямителях применяются в выпрямительных блоках или после них.

Распространенной схемой регулирования сварочного тока является схема с применением тиристоров. При этом регулирование сварочного тока производится изменением времени открытия тиристоров в течение полупериода напряжения, получаемого от трансформатора. Это время открытия тиристоров изменяется системой импульсно-фазового управления (СИФУ) и называется углом регулирования. Получается плавная регулировка тока сварки, которую можно осуществлять и дистанционно, и получается дуга с высокой стабильностью работы.