Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы

3

Аннотация

Дипломная работа, 119 с., 16 рис., 30 табл., 28 библиографических источников, 1 приложение.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ, ДЕФОРМАЦИЯ, СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ, ГОРЯЧАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА, ОБЪЕМ ЗАГОТОВКИ, ОБЛОЙ, УСИЛИЕ ШТАМПОВКИ, ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

Данная дипломная работа направлена на разработку нового технологического процесса изготовления детали типа "фланец" из жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе ЭИ868 в условиях серийного производства. Деталь типа "фланец" применяется в компрессорной и форсажной камерах современных газотурбинных двигателей. К изделию предъявляются повышенные требования по жаропрочности материала, надежности детали, точности изготовления, качественной проработки структуры и т.д. В работе проанализирован существующий технологический процесс и предлагается создание нового технологического процесса, заключающегося в изготовлении заданного изделия горячей объемной штамповкой на фрикционном прессе. Проведены основные технологические расчеты нового процесса: проектирование формы и размеров горячей поковки, определение размеров исходной заготовки, определение потребного усилия штамповки, расчет усилия обрезки и правки полуфабриката, определение коэффициента использования материала. Рассчитана и сконструирована штамповая оснастка для горячей объемной штамповки детали типа "фланец" и обрезки облоя у отштампованного полуфабриката. Разработана система автоматизации и механизации процесса производства заданного изделия. Рассчитана себестоимость изготовления единицы продукции по старому и новому варианту технологического процесса. Определен ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения нового технологического процесса. Предложены мероприятия по безопасности труда и промышленной экологии.

Оглавление

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Задание на технологическое проектирование
• 2. Сведения о материале изделия
• 2.1. Основные жаропрочные сплавы на никелевой основе
• 2.2. Химический состав и механические свойства сплава ЭИ868
• 2.3. Термическая обработка сплава ЭИ868
• 3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ БАЗОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ТИПА "ФЛАНЕЦ"
• 4. РАЗРАБОТКА НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ТИПА "ФЛАНЕЦ"
• 4.1. Технологическая схема разрабатываемого процесса производства детали типа "фланец" из сплава ЭИ868
• 4.2. Анализ чертежа чистовой детали "фланец" из сплава ЭИ868
• 4.3. Проектирование чертежа горячей штамповки детали "фланец" из сплава ЭИ868
• 4.3.1. Назначение допусков и припусков
• 4.3.2. Назначение напусков
• 4.3.3. Назначение радиусов скругления
• 4.4. Расчет размеров и массы заготовки
• 4.5. Обоснование выбора нового оборудования.
• 4.6. Разделка исходного материала
• 4.7. Нагрев заготовок под штамповку
• 4.8. Горячая объемная штамповка
• 4.8.1. Определение потребного усилия пресса и
• 4.8.2. Технология изготовления штампа и материалы для
• изготовления штампов
• 4.8.3. Смазка штампов
• 4.9. Обрезка облоя
• 4.10. Пескоструйная обработка
• 4.11. Зачистка дефектов
• 4.12. Правка
• 4.13. Контроль качества готовой продукции
• 5. Разработка чертежЕЙ штамповой оснастки
• 6. Автоматизация технологического процесса
• Выводы по технологической части работы
• 7. Организационно-экономический раздел
• 7.1. Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы
• 7.2. Расчет полной себестоимости изготовления единицы продукции по базовому и новому варианту технологического процесса
• 7.2.1. Расчет расходов на основные материалы для изготовления единицы (штуки) продукции
• 7.2.2. Расчет расходов на вспомогательные материалы
• 7.2.3. Расчет основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих
• Расчет тарифной зарплаты основных производственных рабочих.
• 7.2.4. Расчет единого социального налога
• 7.2.5. Расчет расходов на электроэнергию для технологических целей.
• 7.2.6. Расчет затрат на возмещение износа специальной оснастки
• 7.2.7. Расчет расходов на содержание и эксплуатацию
• производственного оборудования
• 7.2.8. Расчет цеховых расходов
• 7.2.9. Расчет общезаводских расходов
• 7.2.10. Расчет потерь от брака
• 7.2.11. Расчет внепроизводственных расходов
• 7.2.12. Расчет полной себестоимости
• 7.3. Расчет ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения нового технологического процесса
• 8. Экология и безопасность
• 8.1. Безопасность производства
• 8.1.1. Идентификация опасных и вредных факторов в технологическом процессе
• 8.1.1.1. Микроклимат рабочей зоны
• 8.1.1.2. Воздух рабочей зоны
• 8.1.1.3. Производственное освещение
• 8.1.2. Разработка мер защиты от выявленных ОВФП в ТП
• 8.2. Устойчивость производства в чрезвычайных ситуациях
• 8.2.1. Факторы, влияющие на формирование ЧС в ТП
• 8.2.2. Разработка мер по повышению устойчивости ТП в ЧС
• 8.3. Промышленная экология
• 8.3.1. Материальный баланс выбросов и сбросов от производства
• Выводы по главе
• Выводы по дипломной работе
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
• Введение
• На современном этапе, при работе в достаточно сложной экономической ситуации, основная цель, стоящая перед любым производителем заключается в снижении себестоимости изготовления единицы продукции при условии сохранения прежнего качества изделий или улучшения их качества. Это касается и предприятий авиастроительного комплекса, так как снижение себестоимости продукции позволяет снижать цены на конечную продукцию, что позволяет последней быть конкурентно-способной как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Применительно к металлургическому заготовительному производству авиационной отрасли, к которому относиться производство полуфабрикатов и деталей двигателей самолетов, элементов фюзеляжа и планера и т.д., также необходимо стремиться к снижению отходов металла, увеличению коэффициента использования материала, так как стоимость материалов, используемых в процессе производства, играет основную роль в формировании затрат на производство тех или иных деталей [1,2].
• Безусловно, детали современных газотурбинных двигателей можно изготовить многими способами - литьем, механической и слесарной обработкой и т.д. Однако наиболее оптимальными способами изготовления деталей ответственного назначения в условиях серийного или массового производства, обеспечивающими высокую точность размеров и проработку структуры материала, относительно низкую себестоимость продукции, являются методы обработки давлением и в первую очередь горячая объемная штамповка.
• При горячей объемной штамповке в условиях деформационного формоизменения, нагретая заготовка деформируется в штампованный полуфабрикат, заполняя внутреннюю, рабочую полость штампа. Пи этом форма штампованного полуфабриката должна быть максимально приближена к форме готовой детали, для того чтобы минимизировать отходы материала при последующей механической обработке штампованного полуфабриката.
• В условиях серийного и массового производства деталей из сталей и сплавов цветных металлов, процессы обработки металлов давлением, и в частности горячая объемная штамповка имеют ряд существенных преимуществ перед остальными металлургическими процессами:
• 1. При изготовлении деталей штамповкой форма и размеры штампованного полуфабриката максимально приближены к форме и размерам готовой детали, что позволяет не только уменьшить трудоемкость последующей механической обработки, но и максимально снизить объемы отходов материала при обработке резанием.
• 2. Процессы обработки металлов давлением, по сравнению с обработкой металлов резанием, отличаются максимальным значением коэффициента использования материала при изготовлении подобных изделий.
• 3. Детали, изготовленные процессами обработки металлов давлением, отличаются высоким качеством структуры материала по сравнению с процессами изготовления полуфабрикатов литьем, так как в процессе деформации неоднородная, дендритная структура литого материала, с большим количеством литых пор и интерметаллидов, превращается в мелкозернистую, равно осную деформационную структуру, что крайне важно при изготовлении деталей ответственного назначения [2].
• 4. Процессы обработки металлов давлением легко подвергаются автоматизации и механизации, что в свою очередь снижает трудоемкость выполнения технологических операций.
• 5. При изготовлении деталей штамповкой имеется возможность использовать низко квалифицированную рабочую силу, за исключением случаев изготовления, установки и наладки штампов [1,2].
• 1. Задание на технологическое проектирование
• Разработать новый технологический процесс изготовления детали типа "фланец" представленной на рис.1 из жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе ЭИ868 методами горячей объемной штамповки. Деталь относится к группе ответственных изделий авиационной промышленности. Применяется в компрессорной и форсажной камерах современных газотурбинных двигателей. К детали предъявляются повышенные требования по жаропрочности и жаростойкости, качеству структуры материала, надежности длительной эксплуатации и т.д. Учесть тот факт, что имеется серийное производство детали с годовой программой выпуска 200 000 шт./год.
• Эскиз чистовой детали.
• Рис.1.
• 2. Сведения о материале изделия

2.1 Основные жаропрочные сплавы на никелевой основе

При изготовлении ответственных деталей современных газотурбинных двигателей довольно часто, в качестве материалов, используют жаропрочные и жаростойкие сплавы на никелевой основе. Легированные сплавы на никелевой основе широко применяются при изготовлении газотурбинных двигателей для рабочих и сопловых лопаток и в меньшей степени -- для турбинных дисков и колец [1,3].

Все жаропрочные сплавы на никелевой основе целесообразно подразделить на следующие две группы:

1. Сплавы ЭИ437, ЭИ617, ЭИ826, ЭИ929, ЭП57, ЭП220, ЖСЗ,ЖС6, ЖС6К, ЭП539, ЭИ698, содержащие Ti и А1 и упрочняющиеся вследствие образования интерметаллидной фазы г' [N3(Ti, A1)].

2. Сплавы ЭИ827, ЭИ828, ЭИ867, ЭП109, ЭП238, содержащие только алюминий и упрочняющиеся фазой Т3А1. К этой группе сплавов относиться и сплав ХН60ВТ, имеющий обозначение ЭИ 868. Сплавы такого типа в деформированном состоянии раньше за рубежом практически не применялись. Для легирования основного твердого раствора отечественных сплавов используют одновременно молибден и вольфрам, в то время как в серийные зарубежные сплавы вводили только молибден.

Исследованиями показано, что разупрочнение сплавов с вольфрамом и молибденом меньше, чем при наличии только одного молибдена. В Англии никельхромотитанистые сплавы известны под марками нимоник 80, 80А, 90, 95, 100, 105 и 115; в США -- под марками инконель X, инко 550, 700, 71ЗС, удимет 500, удимет 700, рене 41, никротанг [3].

В результате сложного легирования у сплавов этой группы достигнуты более высокие жаропрочные свойства по сравнению со сплавами на железной и даже кобальтовой основах.

Металлический никель при 800 0С имеет 100-ч длительную прочность 40 МПа. Присадка 20% Сг к никелю сравнительно мало упрочняет твердый раствор при высоких температурах и повышение предела длительной прочности составляет 25-30%. Хром улучшает окалиностойкость и, кроме того, повышает энергию связи атомов в твердом растворе системы Ni--Cr--Fe.

Введение в сплавы 2,5-3,0 % Ti способствует образованию высокодисперсных интерметаллидных фаз при умеренных температурах, увеличивая тем самым сопротивление сплава пластической деформации и повышая 100-ч длительную прочность при 800 0С до 150 МПа. Внедрение в нихромовые сплавы титана вместе с бором повышает ее до 200 МПа. Еще более значительному росту жаропрочности способствует увеличение содержания титана или алюминия (или их суммы) вместе с бором и тугоплавкими элементами - W, Мо или Nb. Установлено, что характеристическая температура, пределы длительной прочности и внутреннее трение с внедрением титана в никель и в хромоникелевые (никельхромистые) сплавы повышаются. Известно, что между скоростью роста частиц второй фазы при старении сплава на никелевой основе и длительной прочностью имеется определенное соответствие. Присадка бора ускоряет процессы укрупнения частиц.

Никелевые сплавы марок ЭИ 868, ЭИ 929 и др. обладают высокой стабильностью свойств, определяемых при длительных испытаниях на разрыв, что подтверждено неоднократными испытаниями в лабораторных и промышленных условиях. Между длительной прочностью, твердостью при соответствующей температуре испытания и количеством упрочняющих фаз, образующихся в результате термической обработки хромоникелевых сплавов, наблюдается определенная зависимость. С повышением содержания титана или алюминия или их суммы в никельхромистом сплаве увеличивается количество интерметаллидной фазы типа г' [Ni (Ti,A1)] или фазы Ni3Al .

С понижением температуры растворимость титана в двойной и в тройной системах резко падает. Так, при 750 0С в двойной системе Ni-Ti растворимость титана составляет уже 10%, а в тройных сплавах с 20% Сг -- примерно 4%. По-видимому, при дальнейшем снижении температуры растворимость титана Ni - Сг твердом растворе еще более резко падает и сплавы с содержанием титана меньше 4% при комнатной температуре, возможно, уже являются двухфазными. Однако в состав жаропрочных сплавов, кроме титана, как правило, входит алюминий. Согласно диаграммам состояния системы Ni--Al--Ti, алюминий оказывает значительное влияние на растворимость титана в никеле. Так, при 1150 0С растворимость титана в никеле снижается с 13 до 8% при содержании 5% А1. При 750 0С это явление еще более ярко выражено. Аналогичное действие на растворимость алюминия в никеле оказывает титан.

Насыщенный г- раствор титана в никеле находится в равновесии с интерметаллидным соединением Ni3Ti (ф)-фаза с гексагональной решеткой в двойной системе без алюминия и в тройной системе при малых концентрациях алюминия. Насыщенный (г) твердый раствор алюминия в никеле находится в равновесии с у-фазой с гранецентрированной кубической решеткой, построенной на базе соединения N3А1. В тройной системе в области более высокого содержания алюминия, г'-фаза представляет основную вторую фазу. Растворимость обоих соединений [Ni3Ti (ф)-фаза) и г'-фазы в твердом растворе в зависимости от температуры из меняется, что сообщает сплавам способность к дисперсионному упрочнению.

При введении хрома в двойные и тройные сплавы системы Ni-Al-Ti механизм превращений в этих сплавах не меняется, но кривые растворимости смещаются в сторону меньших концентраций. Кроме того, изменяется энергия связи атомов в кристаллической решетке и скорости диффузии хрома и титана.

Наиболее распространенной фазой, играющей главную роль в упрочнении жаропрочных сплавов на никелевой основе и ряда сплавов на никелевой основе, является г'-фаза. Она имеет гранецентрированную кубическую решетку, близкую к решетке г-твердого раствора, но несколько большего параметра, и по химическому составу приближается к соединению Ni (Ti,Al); г'-фаза содержит небольшие количества хрома.

Известно, что закаленный пересыщенный твердый г-раствор по существу не является однородным в отношении распределения атомов алюминия и титана в решетке растворителя. В зависимости от скоростей охлаждения и состава величина этой неоднородности различна. Имеются области, настолько обогащенные титаном и алюминием, что в них возможно образование сверхструктуры с размерами от 80 до 1000 А. Сплавы с большим содержанием алюминия и сложнолегированные сплавы типа ЭИ617 уже при охлаждении на воздухе подвергаются распаду, что отмечается по разнице в твердости сплава, закаленного в воде и на воздухе. В зависимости от температуры и продолжительности выдержки при старении сплава типа ХН77ТЮ (ЭИ437А) наблюдаются следующие изменения. При нагреве до 500 0С в закаленном на твердый раствор сплаве каких-либо структурных изменений не наблюдается. В интервале 500-600 0С [3] изменяется характеристическая температура, которая достигает при этом максимального значения. Величины изменения среднеквадратичных смещений атомов в решетке при тепловых колебаниях становятся минимальными, что указывает на увеличение сил связи атомов в кристаллической решетке. В этом интервале температур период решетки не изменяется, что свидетельствует лишь о подготовительном процессе диффузионного перераспределения атомов титана и алюминия без перестройки решетки.

Усиленная подвижность атомов, характеризуемая изменением динамических и статических смещений, наблюдается при 700 0С, что сопровождается выделением г'-фазы, обогащенной титаном и алюминием. Уменьшение периода кристаллической решетки также свидетельствует об образовании г'-фазы. Нагрев при 800 0С сначала вызывает ускорение процессов выделения г'-фазы, а затем перестройку решетки из кубической в гексагональную. Рост частиц и перерождение кубической г'-фазы отмечают многие исследователи. Процессы, протекающие при старении в хромоникельтитанистых сплавах с алюминием, сопровождаются изменением физических и механических свойств: изменяются параметр решетки, удельное электросопротивление [3].

Установлено, что предварительное разупрочняющее высокотемпературное старение приводит к значительному развитию сдвиговой деформации. Несмотря на межзеренный характер разрушения, этот сплав сохраняют высокую пластичность. С увеличением содержания титана или алюминия или их I суммы увеличивается количество г'-фазы или фазы Ni3Al и их термическая стойкость. При этом алюминий оказывает очень сильное влияние на количество г'-фазы в никельхромотитанистых сплавах. С повышением количества алюминия содержание легирующих элементов в г'-фазе резко возрастает. Сплавы на никелевой основе (без титана) упрочняются вследствие образования фазы Ni3Al, которая также повышает их жаропрочные свойства. Таким образом, алюминий представляет ценный легирующий элемент в аустенитных сталях с высоким содержанием никеля, особенно в сплавах на никелевой основе. Одновременное введение титана и алюминия действует более эффективно, чем добавка только титана. Алюминий, вводимый в сложнолегированные никельхромистые жаропрочные сплавы, оказывает очень сильное влияние на повышение жаропрочных свойств этих сплавов, причем тем большее, чем выше его содержание. Однако если количество алюминия больше 3- 4%, то возникают затруднения при ковке, что и ограничивает возможность более сильного легирования этим элементом труднодеформируемых жаропрочных сплавов [3, 4].

2.2. Химический состав и механические свойства сплава ЭИ868

Жаропрочный и жаростойкий сплав на никелевой основе ЭИ868 относится к группе хромоникелевых сплавов и достаточно широко применяется при изготовлении деталей двигателей, работающих при достаточно высоких температурах и испытывающих повышенные нагрузки. Довольно часто в научной и технической литературе сплав ЭИ868 встречается под своим устаревшим названием - сплав ХН60ВТ [3,4]. Химический состав сплава ЭИ868 (в %) согласно ТУ 14-1-1747-76 [5] представлен в табл.1, механические свойства сплава представлены в табл.2 [5, 6].

Таблица 1

Химический состав хромоникелевого сплава ЭИ868, % по массе

(ТУ 14-1-1747-76) [5].

Некоторые механические и физические свойства хромоникелевого сплава представлены в табл.3-8. Сплав ЭИ868 удовлетворительно деформируется в горячем и в холодном состоянии. Температурный интервал горячей деформации составляет 1180-10500С. Охлаждение после деформации производиться на воздухе. Сплав можно деформировать глубокой вытяжкой. Придельный коэффициент вытяжки составляет 2,06. Сплав удовлетворительно обрабатывается резанием. Сплав ЭИ868 (ХН60ВТ) применяется в деталях камер сгорания, форсажных камерах авиационных двигателей, в качестве элементов жаровых труб, экранов и других деталей, работающих длительное время при температурах 900-10000С.

Таблица 2

Механические свойства хромоникелевого сплава ЭИ868 [5, 6].

Таблица 3

Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].

Таблица 4

Термическая стойкость хромоникелевого сплава ЭИ868 [5]

Плотность сплава ЭИ868 составляет 8,88 г/см3.

Таблица 5

Жаростойкость (окалиностоийкость) при 100-часовом испытаниив воздушной среде [5].

Таблица 6

Коэффициент термического расширения хромоникелевого сплава ЭИ868

Таблица 7

Удельная теплоемкость хромоникелевого сплава ЭИ868 [1].

Таблица 8

Теплопроводность хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].

На рис.2,3,4 представлены кривые растяжения и кривые ползучести сплава ЭИ868 в зависимости от различных условий нагрузки [5]. Сплав немагнитен. Хорошо сваривается аргонно-дуговой и контактной сваркой.

В табл.9 представлена штампуемость сплава ЭИ868 (ХН90ВТ) при холодной листовой штамповке.

Таблица 9

Штампуемость хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].

Кривые растяжения образцов из сплава ЭИ868 до предела текучести [5]

Кривые растяжения образцов из сплава ЭИ868 от предела текучести до разрушения [5].

Кривые ползучести сплава ЭИ868 при температуре 9000С [5].

2.3 Термическая обработка сплава ЭИ868

Требуемые жаропрочные свойства обеспечиваются в результате термической обработки, которая состоит из закалки на твердый раствор и старения.

Цель закалки - перевести различные составляющие сплава в твердый у раствор с тем, чтобы при последующей операции старения интерметаллидные фазы выделились при пониженных температурах в высокодисперсном состоянии [1, 5].

Температуры закалки выбирают (в зависимости от легирования) таким образом, чтобы получить требуемую величину зерна и жаропрочность. Как правило, сплавы, такие как сплав ЭИ868 (ХН60ВТ), охлаждают на воздухе, штампованные заготовки лопаток - в разброс, чтобы обеспечить примерно одинаковые скорости охлаждения [5].

В ряде случаев применяют ступенчатую закалку: сначала сплав закаливают с высоких температур на воздухе, а затем, второй раз, с пониженных температур (1000-10500С) для выделения и коагуляции карбидов еще до выделения интерметаллидных упрочняющих фаз с целью повышения пластичности сплава [3].

Скорости охлаждения оказывают влияние на жаропрочные свойства, зависящее от легирования сплава. Жаропрочные сплавы, такие как сплав ХН60ВТ, с интерметаллидным упрочнением способны к возврату свойств в зависимости от температур старения или рабочих температур.

С повышением температуры (назовем это перегревом) выше максимума, при котором достигается наибольшее упрочнение за определенный промежуток времени, происходят небольшая коагуляция интерметаллидов и растворение их в г-твердом растворе, что сопровождается понижением твердости и жаропрочности.

Вторичный нагрев сплава в этом состоянии при пониженных температурах способствует дополнительному образованию интерметаллидных фаз в дисперсном состоянии, а следовательно, и дополнительному упрочнению [6].

Как правило, рекомендуют следующую термическую обработку сплава ЭИ868 [5]:

- промежуточная - загрузка в печь, нагретую до 1130-11500С, время выдержки с с момента загрузки 3-5 мин, охлаждение на воздухе;

- окончательная - загрузка в печь, нагретую до 1170-12000С, время выдержки с момента загрузки 3-5 мин, охлаждение на воздухе.

Довольно часто, даже при изготовлении деталей ответственного назначения, для мелких и средних по величине изделий термическая обработка не проводиться. Полагают, что при малых размерах изделий, скорость охлаждения с температуры горячей объемной штамповки является достаточной для закаливания материала [1, 5].

3. Краткое описание базового технологического процесса изготовления детали типа "Фланец"

В качестве базового технологического процесса был взят реальный технологический процесс, существующий в опытном производстве на Федеральном Государственном унитарном предприятии "Московском машиностроительном промышленном предприятии "Салют" (ФГУП "ММПП "Салют") - базе преддипломной практики.

Технологический процесс изготовления детали типа "фланца" из хромоникелевого сплава ЭИ868 на ФГУП "ММПП "Салют" состоит из следующих операций:

Резка прутка на штучные заготовки.

2. Нагрев в электрической печи при температуре 1140±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 20-25 минут.

3. Горячая объемная штамповка в открытом штампе на молоте.

4. Нагрев в электрической печи при температуре 1050±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.

5. Обрезка облоя в обрезном штампе на кривошипном прессе при температуре 950±10 0С.

6. Обдувка песком в обдувочном барабане, необходимая для удаления окалины с поверхности полуфабриката.

7. Зачистка заусенцев и дефектов на наждачном станке.

8. Нагрев в электрической печи при температуре 1100±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.

9. Правка штамповкой на молоте.

10. Обдувка песком в обдувочном барабане.

11.Зачистка дефектов по мере надобности.

12. Контроль качества готовой продукции.

Существующий технологический процесс производства детали типа "фланец", несмотря на существенные недостатки, устраивал абсолютно всех, до тех пор, пока количество заказов на подобное изделие не привело к значительному увеличению объемов производства заданного изделия, что необходимо как самому предприятию ФГУП "ММПП "Салют", так и его заказчикам. Основными заказчиками данного и подобного рода изделий у ФГУП "ММПП "Салют" являются, в первую очередь машиностроительные предприятия, занимающихся производством современных авиационных и танковых газотурбинных двигателей, такие как Московское государственное унитарное машиностроительное предприятие "Союз", ОАО "Дубнинский машиностроительный завод", ОАО "Смоленский авиационный завод" и т.д.

Наиболее существенные недостатки базового технологического процесса определяются именно штамповкой полуфабрикатов на молоте, что влечет за собой:

1. Необходимость назначения больших припусков и напусков на штампуемое изделие, что влечет большую последующую механическую обработку полуфабрикатов

2. Необходимость назначения увеличенных штамповочных уклонов на поковку.

3. Необходимость назначения больших допусков на штампуемое изделие.

4. Достаточно большое количество брака и технологических отходов.

Все эти недостатки приводят к тому, что при производстве изделий коэффициент использования материала оказывался достаточно низким, а в современных условиях, когда стоимость исходного материала оказывает наиболее значительное влияние на себестоимость изготовления продукции, производство деталей типа "фланец" становилось экономически не выгодным.

Кроме того, необходимость применения больших припусков, допусков и штамповочных уклонов приводило к достаточно большим объемам последующей механической обработки полуфабрикатов (обработки резанием на токарных и фрезерных станках).

Поэтому, при переходе к серийному производству деталей типа "фланец" с годовой программой выпуска 200 000 шт./год было принято решение перевести процесс штамповки полуфабрикатов с штамповки на молотах на фрикционные пресса. При штамповке в открытых штампах на фрикционных прессах по сравнению с штамповкой на молотах могут быть существенно снижены величины припусков на штамповку, штамповочных уклонов, допусков и т.д., что влечет за собой повышение коэффициента использования материала изделия.

Кроме того, перевод процесса производства детали типа "фланец" с участка молотовой штамповки на участок штамповки на фрикционных прессах позволяет исключить одну "лишнюю" операцию нагрева заготовок после штамповки и перед обрезкой облоя. Дело в том, что полуфабрикаты производимые штамповкой на молоте, складывались в металлический короб и после этого перемещались на участок фрикционных прессов для последующий обрезки облоя. Естественно, что процесс наполнения короба отштампованными заготовками и процесс транспортировки на участок фрикционных прессов занимал достаточно большой промежуток времени. Полуфабрикаты остывали, и требовался дополнительный нагрев полуфабрикатов перед обрезкой облоя.

Перевод штамповки на фрикционный пресс позволил обрезать облой на соседнем кривошипном прессе меньшего усилия в специальном обрезном штампе. В данном случае дополнительный нагрев не требуется; обрезка облоя производиться на остаточном тепле, после основной операции штамповки.

Таким образом, для перевода процесса изготовления детали типа "фланец" горячей объемной штамповкой на фрикционном прессе необходимо разработать новый технологический процесс, провести основные расчеты, выбрать оборудование, сконструировать штамповую оснастку и предусмотреть мероприятия по автоматизации и механизации производства [1].

4. Разработка нового технологического процесса изготовления детали типа "Фланец"

4.1. Технологическая схема разрабатываемого процесса производства детали типа "фланец" из сплава ЭИ868

Технологическая схема нового процесса изготовления детали типа "фланец" из сплава ЭИ868 разработана на основе базовой схемы технологического процесса, и выглядит следующим образом:

Резка прутка сплава ЭИ868 на штучные заготовки.

2. Нагрев в электрической печи при температуре 1140±5 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 15-20 минут.

3. Горячая объемная штамповка в открытом штампе на фрикционном прессе.

4. Обрезка облоя в обрезном штампе на кривошипном прессе при остаточной температуре.

5. Обдувка песком в обдувочном барабане, необходимая для удаления окалины с поверхности полуфабриката.

6. Зачистка заусенцев и дефектов на наждачном станке.

7. Нагрев в электрической печи при температуре 1100±5 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.

8. Правка штамповкой на кривошипном прессе.

9. Обдувка песком в обдувочном барабане.

10.Зачистка дефектов по мере надобности.

11. Контроль качества готовой продукции.

Для определения энергосиловых параметров деформационных операций и выбора оборудования необходимо в первую очередь провести анализ детали, назначить припуски и уклоны, разработать чертеж горячей поковки, определить усилие штамповки и обрезки облоя.

4.2 Анализ чертежа чистовой детали "фланец" из сплава ЭИ868

При анализе чертежа чистовой детали определяются геометрические особенности получаемой детали, может быть сделана ориентировочная наметка перечня технологических переходов и выбирается способ деформации. Выбор способа производства данной детали (ковка или штамповка) определяется величиной партии изготавливаемых деталей в зависимости от группы сложности, которых пять [4, 7]:

Детали типа тел вращения (фланцы, небольшие диски и др.), а также

детали типа стержень с утолщением.

2. Плоские детали с небольшими выступами.

3. Детали типа рычагов, кронштейнов, качалок, с небольшими односторонними выступами, а также детали типа тел вращения с отростками и глубокими полостями.

4. Детали арматуры (тройники, угольники, корпусные детали).

5. Детали сложной конфигурации.

Ковка и штамповка, как и другие виды ОМД, основаны на использовании пластичности обрабатываемых заготовок, на их способности без разрушения изменять форму и размеры. К металлам, обрабатываемых ковкой и штамповкой, относят в первую очередь сталь различных марок, многие цветные сплавы, алюминиевые, магниевые и медные, а также сплавы на основе никеля и титана.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5