Изготовление заклепок из алюминиевых сплавов

Изготовление заклепок из алюминиевых сплавов .doc

Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также промокод на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.

Введение

Материаловедение - наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, объективные закономерности зависимости их свойств от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации и разрабатывающая пути управления свойствами [1].
Среди цветных сплавов, применяемых в технике, одними из наиболее важных являются сплавы алюминия. К этим сплавам относится технический алюминий, деформируемые и литейные алюминиевые сплавы, которые являются одними из наиболее распространённых металлических материалов и используются во всех отраслях промышленности. Цветные металлы и сплавы, к которым относятся рассматриваемые в работе алюминиевые сплавы, являются более дорогими по сравнению с чёрными металлами, однако область их применения непрерывно расширяется [2].
Цель работы - изучить основные группы современных материалов, их свойства и области применения, рассмотреть марки конкретных конструкционных материалов использующихся для изготовления указанного изделия, проанализировать их свойства в зависимости от состава и обработки, а также методов их термической обработки для наиболее эффективного использования.

1. Характеристика материала. Выбор марки сплава
Известно, что преимуществами заклёпок являются относительно низкая стоимость, а также меньшая трудоёмкость по сравнению с винтовыми и ботовыми соединениями. Кроме того, для установки заклёпок можно применять автоматические высокопроизводительные инструменты и оборудование.
Заклёпки предназначены для работы на срез, поэтому их не применяют для соединения толстых материалов или если скрепляемые материала подвергаются растягивающим нагрузкам. Прочность заклёпок при растяжении обычно является весьма низкой по сравнению с их прочностью на срез. Чем больше общая толщина соединяемых листов, тем труднее хорошо соединить их с помощью заклёпок [2].
Заклёпки из алюминиевых сплавов наиболее широко применяются в авиастроении благодаря малой массе алюминиевых деталей и относительно высокой прочности соединений. Технические условия на заклёпки приведены в [6]. Основным материалом для производства указанного типа заклёпок является дуралюмин [3].
Дуралюмин - сплав алюминия, содержащий медь (1,4…13%) и небольшие количества магния, марганца и других компонентов. Дуралюмины — лёгкие прочные и коррозионно-стойкие сплавы. Используются как конструкционный материал в авиа- и машиностроении. Дюралюминий обозначают буквой Д и цифрой, показывающей условный номер сплава, например сплав Д1, Д16, Д18, Д20.
Остановимся на сплаве Д18, обоснование выбора которого по физико-механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам будет дано в следующих пунктах.

2. Физические и механические свойства, методы контроля свойств, область применения, достоинства и недостатки
Рассмотрим указанную марку алюминиевого сплава. Д18 - алюминиевый деформируемый сплав.
Химический состав сплава: Сu – 2,2…3%, Si – до 0,5%, Mn – 0,1…0,2%, Тi до 0,1%, Mg – 0,2…0,5%, Fe до 0,5%, остальное - алюминий.
Сплав поставляется в виде сортового проката (проволока, пруток, полоса). Физико-механические свойства сплава в состоянии поставки приведены в таблице 2.1 [4].
Таблица 2.1 – Физико-механические свойства сплава Д18
ГОСТ Состояние поставки, режим т/о σв, МПа σ0,2, МПа δ5, % ψ, % НВ
4784 - 74 Прокат, отжиг 160 60 25 56 70…80
Используется для изготовления проволоки, сортового проката, периодического профиля для средненагруженных конструкций. Для повышения коррозионной стойкости детали из Д18 плакируют.

3. Технология изготовления алюминиевых заклёпок
3.1 Метод получения заготовки
Общая схема получения заклёпки из дуралюмина показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Общая схема получения заклёпки из дуралюмина
Заготовка заклёпки представляет собой штампованный отрезок дуралюминовой проволоки, получение которой начинается с выплавки алюминия. Выплавка алюминия состоит из следующих этапов [3]:
- добыча бокситов;
- производство глинозёма;
- электролиз алюминия;
- выплавка первичного алюминия.
Плавку алюминия производят в тигельных печах с нефтяным, газовым и электрическим обогревом, в пламенных отражательных печах, подовых электропечах сопротивления и индукционных печах

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

. По назначению различают печи плавильные, раздаточные и плавильно-раздаточные.
Выплавка алюминиевого сплава для производства корпуса рубанка представляет собой переплавку чушек первичного алюминия. Для плавки алюминиевых сплавов применяют преимущественно металлические сварные, литые, реже кованые тигли.
Поскольку алюминий и его сплавы склонны к окислению и поглощению газов, чушки плавят обычно быстро и без избыточного перегрева. На поверхности расплава образуется тонкая плёнка Аl2О3, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. Поэтому на поверхность расплава не наносят защитные покрытия. Полученные слитки направляются на прокатку, в результате которой путём последовательного редуцирования получается необходимый диаметр дуралюминовой проволоки.

3.2 Обработка полуфабриката
Исходной заготовкой для проката служат слитки, из которых на обжимных прокатных станах получают заготовки квадратного профиля – блюмы, используемые для изготовления сортового проката [4].
В качестве исходного материала на среднесортном стане используется квадратная заготовка сечением от 150×150 до 200×200 мм, длиной до 12 м (рисунок 3.2). Для нагрева заготовок служат методические нагревательные печи. Нагретые до температуры прокатки заготовки по одной выталкиваются на рольганг и транспортируются к прокатному стану.

Рисунок 3.2 - План расположения оборудования непрерывного среднесортного стана
Заготовка подогревается в печи 3, стоящей в линии прокатного стана, укрупняется на стыкосварочной машине 4, подогревается в секционной печи 5 до 1250 °С и далее следует по рольгангу на прокатку. Прокатный стан 450 состоит из черновой I, промежуточной II и чистовой III групп рабочих клетей. Черновая группа состоит из шести двухвалковых клетей, две из которых с вертикально расположенными валками.
На валках рабочих клетей нарезаны ручьи ящичных калибров системы ромб — квадрат, овал — квадрат и калибров для формирования балок, швеллеров, уголков. Сортовой прокат режется летучими ножницами на длины, соответствующие ширине холодильника. После охлаждения прокат правится, режется на мерные длины на ножницах или дисковых пилах (балки, швеллеры), маркируется и поступает на упаковку. В результате получается заготовка для мелкосортного стана.
В качестве исходного материала на мелкосортном стане 250 используется квадратная заготовка сечением 80×80 мм, длиной 12 м. Нагретые до температуры прокатки заготовки выталкиваются из печи на рольганг и задаются в непрерывную черновую группу клетей (рисунок 3.3).

1 - загрузочные решётки; 2 - разгрузочные решётки для возврата; 3 - весы; 4 - нагревательные печи; 5 - машины огневой зачистки возврата; 5 - стыкосварочные машины; 7- петлевые ямы; 8 - индукционные подогревательные печи; 9 - ножницы; 10 - черновые клети; 11 - аварийные ножницы; 12 - промежуточная группа клетей; 13 - петлеобразователь; 14 - чистовая непрерывная группа клетей; 15 - летучие ножницы; 16 - моталки для круглой стали; 17 - транспортёры бунтов; 18 - крюковые конвейеры для бунтов; 19 - съёмники и пакетировщики бунтов; 20 - рольганг холодильника; 21 - холодильник; 22 - правильная машина; 23 - ножницы; 24 - уборочные карманы
Рисунок 3.3 - План расположения оборудования мелкосортного стана
При необходимости передний конец заготовки обрезается на летучих ножницах, установленных перед черновой группой стана. На валках нарезаны ручьи различных ящичных калибров системы квадрат — овал — круг, квадрат — ромб и калибров для прокатки угловой стали.
На мелкосортном стане 250 прокатывают круглую сталь диаметром 10…30 мм, квадрат со стороной 8…27 мм, полосу толщиной 2…4 мм и шириной 12…70 мм и уголки до 50×50 мм.
После прокатки в чистовой группе клетей готовый прокат поступает на моталки или в виде прутков на двусторонний холодильник