Курсовая работа: Разработка ресурсосберегающего технологического процесса изготовления детали "втулка" методом порошковой металлургии

П_с — фактическая плотность спечённого изделия, %

К₁ — коэффициент, учитывающий потери порошка при прессовании и зависящий от точности изготовления деталей пресс-формы.

К₂ - коэффициент, учитывающий потерю массы прессовкой при спекании в результате восстановления оксидов и удаления примесей, в том числе и смазки.

γ_к = 100/ (a₁ / γ₁ + а₂ / γ₂ + а₃ /γ₃ +.. .+а_n /γ_n )

где γ₁ , γ₂ , γ₃ , γ_n - плотности отдельных компонентов

а₁ , а₂ , а₃ , а_n — содержание отдельных компонентов в смеси.

γ_к = 100/ (92,4/7,6 + 3,0/2,2 + 4,6/8,8) = 100/(12,16 +1,36 + 0,52) = 100/14,04 = 7,123 г/см³

V = π*R² *H- π*r² *H-V_фаски

V = 3,14*20² *20-3,14*15² *20 – 359,79 = 25132,74 - 14137,17 - 359,79 = 10635,78 мм³ = 10,6358см³

Q = 7,123 * 10,6358* (1-15/100)* 1,006* 1,02 = 66,08 грамм

5. Разработка схемы участка порошковой металлургии

5.1 Выбор пресса

Некоторые детали машин должны обладать настолько специфическими свойствами, что для их изготовления непригодны монолитные металлы. Например, детали должны быть пористыми или содержать компоненты, не образующие сплавов с железом, медью и т. п. В таком случае детали изготовляют из металлических порошков или их смесей (шихты) с другими компонентами на специальных прессах-автоматах.

В зависимости от типа привода различают механические (кривошипные) и гидраалические прессы-автоматы. Механические прессы-автоматы имеют более сложное устройство и довольно дорогие, их выпускают с номинальным усилием до 1,6 МН. Гидравлический привод позволяет упростить конструкцию, но производительность таких прессов-автоматов ниже, чем механических.

Отличительные особенности прессов-автоматов для изготовления деталей из металлических порошков обусловлены свойствами исходной «сыпучей заготовки» и характером процесса деформации. Так называемый насыпной объем «заготовки» намного превышает объем летали. Поэтому в процессе деформации «заготовку» равномерно уплотняют по всему объему до заданной плотности. Для этого в инструменте необходимо предусмотреть независимость движения его отдельных частей - верхних и нижних пуансонов, матрицы, стержня выталкивателя - с использованием соответствующих механизмов.

Oтпрессованная из шихты заготовка - это еще не готовая детать, поскольку сцепление деформированных частиц порошка остается слабым. Поэтому се подвергают химико-термической обработке спеканию в специальных печах. В ходе спекания полностью протекают адгезионные процессы и заготовка становится прочной. Однако спекание сопровождается изменением размеров заготовки, и поэтому необходима калибровка спеченной заготовки. Только после этого изготовление детали с требуемыми свойствами и размерами закончено. Механические прессы-автоматы для прессования металлических порошков выполняют с нижним приводом. Станины прессов сварные, коробчатой формы. Подвижную верхнюю траверсу называют прессующей головкой. Возвратно-поступательное движение головки (при рабочем ходе сверху вниз) осуществляют посредством кривошипно-ползунного механизма подобно тому, как это делают на листоштамповочных прессах-авто матах с нижним приводом. В системе привода пресса-автомата предусмотрены коробка скоростей (до 6 ступеней) или вариатор для регулирования скорости прессования.

Силу прессования регулируют посредством эталонирования давления воздуха в пневматическом мультипликаторе гидравлического цилиндра (гидроподушки), установленного в прессующей головке. Рабочие части инструмента закреплены на плите плунжера гидравлического цилиндра. Поэтому плунжер при достижении заданного усилия прекращает свое движение, несмотря на продолжающееся перемещение прессующей головки (но аналогии с прижимом в прессе тройного действия для чистовой вырубки. Поддержание силы постоянной в течение некоторого времени предохраняет пресс от перегрузок при неправильном ведении технологического процесса, например при излишней засыпке шихты в матрицу.

Основные размеры и параметры прессов-автоматов для прессования деталей из металлических порошков 25 кН – 1 МН регламентированы ГОСТ 10480. Конструкция прессов усложняется при усложнении формы и увеличении размеров прессуемых деталей. Например, для изготовления деталей с буртами необходимо иметь два нижних пуансона с независимым приводом. Калибровку спеченных заготовок проводят на прессах-авто матах, подобных автоматам для прессования.[6]

Серийность производства 300 тыс. деталей в год .

Выберем один пресс с учетом, что на прессе автоматизированы все основные операции.

Годовой фонд работы оборудования для односменной системы равен 1945 часов за год.

Требуемое усилие прессования определяется по формуле:

Р=( р + р_тр ) * F, мН,

где F – площадь сечения прессовки в плоскости, нормальной к направлению перемещения пуансона, м² ;

р – удельное давление пуансона на поверхность прессовки, необходимое для достижений требуемой плотности, мН/м² ( р = 400)

р_тр – потери давления на внешнее трение. Зависит от размеров поверхности трения, типа порошка, степени износа матрицы и др. факторов. Для упрощения расчетов принимаем р_тр =0,3 р.

F= F_общ –F_отв = π*R² - π*r² = 1256,64 – 706,86 = 549,78 мм² = 0,0005498 м²

тогда Р = (400 + 120) * 0,0005498 =0,2859 мН.

Согласно рассчитанному усилию пресса, мы выбираем пресс из предложенного перечня: КО628.