Технология обработки металлов без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления

Описано устройство основных узлов и систем оборудования для контактной сварки. Приведена классификация машин контактной сварки по схемам источников питания. Представлена современная аппаратура управления машинами контактной сварки.

Дана классификация и описано устройство типовых узлов оборудования и аппаратуры, используемых при автоматической дуговой сварке плавлением в среде защитных газов. Приведены конструктивные особенности и технические характеристики сварочных автоматов общего и специального назначения отечественного и импортного производства.

В учебном пособии освещены и систематизированы несколько разрозненные теоретические знания и практические навыки, полученные при изучении отдельных курсов дисциплин специальности 15.03.01 «Машиностроение», профиль подготовки «Машины и технология литейного производства».

Рассмотрены особенности и сущность газокислородной резки. Приведены сведения о применяемых горючих газах и жидкостях, оборудовании и аппаратуре. Показаны способы и приемы выполнения разделительной и поверхностной резки. Изложены вопросы технологии газовой резки углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов.

В учебном пособии представлены сведения необходимые инженерам-механикам специальностей 150400 и 151000, при проектировании технологических процессов изготовления деталей машин нефтегазового комплекса. Рассматриваются вопросы определения материалов, выбора оборудования, заготовки и расчёта режимов технологических процессов, а также проектирования специальных станочных приспособлений. Даны примеры расчета технологических процессов обработки наиболее распространенных классов деталей. Материал представлен с учетом современных требований Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), Единой системы технологической документации (ЕСТД), а также ряда других стандартов и норм.

В пособии подробно рассмотрены методы получения заготовок, современное состояние и перспективы модернизации оборудования заготовительных и сварочных цехов, подъемно-транспортных машин, оценены возможности применения промышленных роботов и робототехнических комплексов, создание и внедрение механизированных и автоматизированных складов и устройств для транспортирования заготовок, деталей и изделий.

В справочнике приведены сведения о назначении, области применения и технические характеристики наиболее востребованных на российском рынке моделей металлорежущего, кузнечно-прессового, литейного и сварочного оборудования отечественного и зарубежного производства. Даны рекомендации по выбору и применению лучших моделей металлообрабатывающего оборудования при проектировании новых и реконструируемых машиностроительных предприятий. Предложены пути модернизации устаревших моделей металлообрабатывающего оборудования.

В книге с единых позиций механики сплошных сред, термодинамики и физической кинетики рассмотрены механические процессы в твёрдых, жидких и порошковых системах. Особый упор сделан на вопросы кинетики спекания и припекания порошковых слоёв в связи с существующими технологиями нанесения на детали машин защитных покрытий. Показана роль и взаимодействие активирующих спекание факторов.

В данной книге приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований сварочного инвертора нового типа — высокочастотного инвертора для сварки на переменном токе килогерцового диапазона. Изложены особенности электродуговой сварки металла на переменном токе, структура и схемотехника высокочастотных инверторов для сварки на переменном токе. Рассмотрены вопросы по электромагнитной совместимости сварочных инверторов и обеспечения их групповой работы.

Рассмотрены общие вопросы и принципы построения единой системы допусков и посадок. Приведены примеры и рекомендации по выбору посадок для гладких соединений в машиностроении.

Представлена классификация черных и цветных металлов, используемых в современном производстве художественных изделий. Описываются строение металлов и сплавов на их основе, дефекты кристаллического строения и способы, позволяющие осуществлять упрочнение материалов. Представлены диаграммы состояния сплавов.

Приведены условия, варианты и примеры решения типовых задач по разделу «Основы взаимозаменяемости» курса «Метрология, стандартизация, сертификация». Приведен необходимый справочный материал, выдержки из стандартов.

Конкурентоспособность предприятий лесного комплекса во многом обусловлена уровнем использования надежной и высокопроизводительной техники, позволяющей достичь существенного повышения эффективности заготовки и переработки древесины. При этом требуемый уровень надежности лесозаготовительных машин в значительной степени определяется работоспособностью их функциональных узлов, осуществляющих выполнение основных технологических операций. Соответственно, при создании перспективных образцов указанной техники важной является разработка и реализация путей и способов повышения работоспособности функциональных узлов машин. Для этого необходим анализ перспектив и технических возможностей совершенствования основных механизмов и узлов лесозаготовительных машин, лимитирующих их работоспособность факторов. В целях повышения работоспособности функциональных узлов машин требуется согласованное обеспечение благоприятных уровней значительного числа конструкторско-технологических параметров. В частности, целесообразны оптимизация характера относительного перемещения поверхностей деталей и снижение действующих на них нагрузок. Это связано с тем, что указанные факторы определяют износостойкость и сопротивляемость трению, а также тепловой режим работы машины, напряженное состояние функциональных поверхностных слоев и прочность неподвижных соединений. При этом следует принимать во внимание влияние условий эксплуатации, интенсивность изнашивания и срок службы исследуемых объектов. Такой подход обусловлен тем, что триботехнические узлы лесозаготовительных машин выполняют свои функции при действии высоких ударных, циклических и вибрационных нагрузок в широком диапазоне жестких природно-климатических условий, отличающихся низкими температурами, повышенной влажностью, действием химических и абразивных сред. Все это должно учитываться в процессе поиска эффективных путей повышения работоспособности функциональных улов, в т. ч. и манипуляторов лесозаготовительных машин, достигаться за счет регламентируемого направленного управления свойствами поверхностных слоев при проектировании и изготовлении фрикционно-контактирующих деталей. Обоснована необходимость создания научно-инженерных основ повышения работоспособности функциональных узлов и рабочих органов машин, а также достижения при этом требуемой производительности, долговечности и безотказности техники. Уточняются задачи дальнейших исследований, направленных на получение информации, отсутствие которой делает невозможным создание отечественной импортозамещающей техники. Для цитирования: Памфилов Е.А., Капустин В.В., Пилюшина Г.А., Шевелева Е.В. Повышение работоспособности рабочих органов и трибосистем технологического оборудования харвестеров // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 135–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-135-149
Ensuring the competitiveness of enterprises of the forest complex is largely due to the level of reliable and high-performance equipment use, since this achieves a significant increase in the efficiency of timber harvesting and processing. At the same time, the required level of reliability of logging machines is largely determined by the performance of their functional units that carry out the basic technological operations. Accordingly, the development and implementation of ways and methods to improve the performance of functional units of machines is important when creating promising models of the specified equipment. This requires an analysis of the prospects and technical possibilities for improving the main mechanisms and units of logging machines and the factors limiting their performance. In order to improve the performance of machine functional units, it is essential to ensure the coordinated provision of favorable levels of a significant number of design and technological parameters. In particular, it is advisable to optimize the nature of the relative movement of the friction-contacting surfaces of the parts and reduce the loads acting on them. This is due to the fact that these factors determine the wear resistance and friction resistance, as well as the thermal mode of the machine operation, the stress state of the functional surface layers and the strength of the fixed joints. At the same time, the influence of operating conditions, the wear intensity and service life of the objects under study should be taken into account. This under the action of high shock, cyclic and vibration loads, in a wide range of harsh natural and climatic conditions characterized by low temperatures, high humidity, and the action of chemical and abrasive media. All this should be considered when justifying effective ways to improve the performance of functional units, including manipulators of logging machines, and achieved through regulated directional control of the properties of surface layers in the design and manufacture of friction-contacting parts. The paper substantiates the need to create scientific and engineering foundations for improving the performance of functional units and working bodies of machines, as well as achieving the required performance, durability and reliability. For this purpose, the tasks of further research aimed at obtaining information, the absence of which makes it impossible to create domestic import-substituting equipment, are clarified. For citation: Pamfilov E.A., Kapustin V.V., Pilyushina G.A., Sheveleva E.V. Improving the Performance of Working Bodies and Tribosystems of Harvester Technological Equipment. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 135–149. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-6-135-149

Выбор эффективных методов и устройств для поверхностного упрочнения дереворежущих инструментов затруднен из-за разнообразия их конструкций и условий эксплуатации. В связи с этим разработка таких устройств становится актуальной задачей. По данным литературы, одним из эффективных способов повышения срока службы деталей машин и инструмента является электроискровое упрочнение, или электроискровое легирование. Для него применяются промышленные электроискровые установки типа «ЭФИ» и «Элитрон» с ручными вибраторами. Однако их использование существенно увеличивает трудоемкость и время упрочнения. Кроме того, качество поверхности после упрочнения этим способом часто бывает неудовлетворительным. С целью уменьшения трудоемкости электроискрового упрочнения разработаны различные механизированные установки. Однако подобные установки предназначены для упрочнения конкретных деталей и не позволяют упрочнять инструменты различных конструкций, в том числе и дереворежущие. Качество поверхности после упрочнения на механизированных установках не всегда удовлетворяет потребителя. Для улучшения свойств поверхности после электроискрового упрочнения зачастую используют дополнительную обработку методами поверхностного пластического деформирования, такими как обкатывание и раскатывание роликами и шариками, а также алмазное выглаживание. Качество поверхности после дополнительной обработки этими методами существенно повышается, однако возрастают трудоемкость и себестоимость процесса упрочнения. Для увеличения износостойкости деталей машин и инструмента целесообразно снижение высотных параметров шероховатости, повышение микротвердости, формирование остаточных напряжений сжатия, что обеспечивается методами поверхностного пластического деформирования. Отсюда вытекает необходимость применения электроискрового упрочнения одновременно с поверхностным пластическим деформированием. Исследованы конструкция и особенности использования устройства для упрочнения инструмента. Устройство применяли для упрочнения ножей рейсмусового станка, что позволило повысить их стойкость на 100 %. По сравнению с электроискровым упрочнением ручным вибратором оно снижает шероховатость упрочненной поверхности и увеличивает качество обработки заготовок. Установлены режимы упрочнения, благодаря которым возможно эффективно упрочнять дереворежущие инструменты. Для цитирования: Буглаев А.М. Электроискровое упрочнение дереворежущего инструмента // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 134–141. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-5-134-141.
Choosing effective methods and devices for surface hardening of wood-cutting tools is problematic due to the variety of their designs and operating conditions. In this regard, the development of such devices becomes an urgent task. According to the literature, one of the effective methods for increasing the service life of machine parts and tools is electrospark hardening or electrospark alloying. Industrial electrospark installations such as “EFI” (electrophysical measurements) and “Elitron” with manual vibrators are used for electrospark hardening. However, using manual vibrators significantly increases the labour intensity and hardening time. Moreover, the surface quality after hardening with manual vibrators is often unsatisfactory. Various mechanized installations have been developed in order to reduce the labour intensity of electrospark hardening. Nevertheless, these installations are designed to harden specific parts and do not allow hardening tools of various designs, including woodcutting tools. The surface quality after hardening in mechanized installations does not always satisfy the customer. Further surface plastic deformation treatments, such as rolling and unrolling with rollers and balls, as well as diamond burnishing, are often used to improve the surface quality after electrospark hardening. The surface quality after additional processing by these methods boosts, although the labour intensity and cost of the hardening process increase. To increase the wear resistance of machine parts and tools, it is reasonable to reduce the height parameters of roughness, increase microhardness, and form the residual compressive stresses, which is ensured by the methods of surface plastic deformation. In this regard, it becomes necessary to use electrospark hardening simultaneously with surface plastic deformation. The work presents the design and features of using the device for hardening. The device was used to strengthen the thicknesser machine knives, which made it possible to almost double their durability. Applying this device, in comparison with using the electrospark hardening with a manual vibrator, reduces the roughness of the hardened surface and improves the surface quality of the processed workpieces. The modes of hardening have been installed, making it possible to effectively harden wood-cutting tools. For citation: Buglaev A.M. Device for Wood-Cutting Tool Hardening. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 134–141. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-134-141

Содержит теоретический и практический материал по метрологии, системе метрологического обеспечения, взаимозаменяемости, стандартизации и сертификации.

Рассмотрены оборудование и инструменты, применяемые в технологиях классической и художественной обработки металла, древесины, стекла, камня и полимеров.

Рассмотрены общая характеристика неметаллических неорганических покрытий, получаемых в результате взаимодействия металла с рабочими растворами, технологии защитных пленок на черных, цветных и легких металлах и области их применения.

Представлены современные подходы к модернизации существующих производств в различных секторах экономики на конкретных примерах компоновки средств доставки лазерного излучения (портальных, роботизированных, орбитальных). Приведены лучшие мировые практики производства лазерных технологических комплексов, компонентов интеллектуальной оснастки и реализации на их основе гибких производственных ячеек. Пособие призвано сформировать базовые компетенции у специалистов, участвующих в принятии решений по модернизации производства посредством создания на предприятии безлюдных зон, построенных на базе лазерных технологий.

Рассмотрены сварка композиционных материалов и гибридные лазерные технологии сварки. Особое внимание уделено сварке концентрированными источниками энергии металлических композиционных материалов, упрочненных частицами, а также гибридной лазерно-дуговой и лазерно-плазменной сварке.

Изложены сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ, поясняющих особенности технологического процесса пайки, изучаемого в рамках дисциплины «Пайка и специальные методы сварки». Описание каждой лабораторной работы включает в себя теоретическую, методическую и контрольную части.

В издании рассмотрены аддитивные технологии в соответствии с классификацией ASTM (American Society for Testing and Materials). Описаны характерные особенности технологии селективного лазерного спекания полимерных порошков. Проанализированы перспективы развития аддитивных технологий в производстве изделий ракетно-космической техники.

Изложены основы технологии изготовления ракетно-прямоточных двигателей на твердом топливе (РПДТ). Приведена классификация характеристик режимов работы отдельных агрегатов и РПДТ в целом, а также действующих на них силовых и тепловых нагрузок, обусловливающих выбор функциональных конструкционных материалов. Представлены данные о физико-механических и теплофизических свойствах металлических и композиционных конструкционных материалов, используемых при изготовлении элементов конструкции РПДТ. Рассмотрены основные технологические процессы и операции формообразования деталей, в том числе инновационные, и показаны примеры внедрения в конструирование и технологию изготовления РПДТ систем автоматизированного проектирования. В учебном пособии использованы материалы научно-исследовательских работ, выполняемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ, ИПХФ РАН, а также данные зарубежных научных периодических изданий.

Представлены материалы для выполнения четырех лабораторных работ практикума «Технология получения порошковых материалов», посвященных технологиям получения порошковых материалов: управлению формой и размером исходных порошков, оценке гранулометрического состава, а также исследованию свойств спеченных порошковых заготовок.

Практикум включает четыре лабораторные работы, посвященные технологиям получения порошковых материалов: управлению формой и размером исходных порошков, оценке гранулометрического состава, а также исследованию свойств спеченных порошковых заготовок. Рассмотрены стандартные методы исследования и типовое оборудование.

Изложены основные вопросы, связанные с производством порошковых материалов и изделий. Рассмотрены методы получения и свойства металлических порошков, процессы формирования и спекания заготовок, основные области применения и свойства порошковых изделий.

Даны сведения о конструктивно-массовом совершенстве оболочек сосудов давления сферической, цилиндрической, тороидальной формы и криволинейных трубопроводов, применяемых в изделиях ракетно-космической техники и наземном транспорте. Рассмотрены принципы проектирования из комбинированных материалов (металлическая оболочка-лейнер + намотанный композит) равнонапряженных оболочек баллонов и трубопроводов.

Издание содержит методический материал для выполнения домашнего задания «Параметры рентгеновского контроля» по курсу «Радиационные методы контроля», включающий в себя сведения из области радиационных методов неразрушающего контроля сварных соединений и конструкций, позволяющий студентам получить практические навыки решения теоретических и практических задач.

Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с закреплением знаний и приобретением студентами практических навыков по дисциплине «Производство композитных конструкций». Приведены исходные данные для разных вариантов домашнего задания и требования к их оформлению.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно-технологического практикума в литейных мастерских.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно-технологического практикума в литейных мастерских.

Приведены пример расчета на ЭВМ в среде MathCAD крутильных колебаний электропривода рабочих валков сортопрокатной клети, пример обработки осциллограммы крутильных колебаний методом полных циклов с выявлением амплитудного спектра нагрузки и пример вычисления по диаграмме Веллера, построенной в логарифмических координатах, циклического ресурса опасного сечения рабочего валка.

Изложены сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ, поясняющих особенности технологического процесса пайки, изучаемого в рамках дисциплины «Пайка и специальные методы сварки». Описание каждой лабораторной работы включает в себя теоретическую, методическую и контрольную части.

Приведены сведения по основам работы в системе геометрического моделирования КОМПАС-3D, системе моделирования процессов пластического деформирования листовых материалов PAM-STAMP 2G и системе моделирования процессов сварки и наплавки VISUAL WELD для моделирования процессов восстановления деталей в машиностроении.

Приведен материал для дополнительных занятий по курсу «Научная работа студентов», который основан на работах в области ультразвукового контроля, позволяющих студентам получить практические навыки измерения акустических параметров ультразвуковых волн, построения диаграммы направленности преобразователей.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Приведена классификация пермаллоев, а также магнитотвердых материалов. Показано влияние химического состава и технологических факторов на свойства порошковых магнитомягких ферритов. Приведена методика экспериментального определения магнитных и электрических свойств материалов. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитомягких и магнитотвердых материалов, а также проводников электрического тока.

Представлен значительный объем информации по современным наукоемким процессам аддитивных технологий, применяемых в машиностроении. Особое внимание уделено лазерным аддитивным технологиям стереолитографии, селективного лазерного плавления и прямого лазерного осаждения материала. Рассмотрены физические основы процессов, их технологические особенности и оборудование для промышленной реализации.

Приведена методика использования метода конечных элементов при разработке технологических процессов ковки и объемной штамповки. Значительное место уделено особенностям реализации метода конечных элементов в программе QForm — одном из наиболее востребованных программных продуктов для моделирования технологических процессов обработки давлением объемных заготовок. Показаны источники возможных ошибок при моделировании. Рассмотрены средства анализа результатов моделирования и интерпретации результатов расчета, настройки параметров расчета, примеры моделирования с использованием программы QForm. Приведены базовые материалы по основам физики и механики пластической деформации, технологии ковки и объемной штамповки, технологическим особенностям кузнечно-штамповочного оборудования. В конце каждого раздела пособия даны вопросы и задания для самоконтроля.

Дано описание устройства и работы источников питания для дуговой сварки, приведены методики измерения внешних вольт-амперных характеристик, правила настройки и использования оборудования для измерения электрических параметров источников питания.

Предлагаемое учебное пособие содержит описание физических основ и методов акустико-эмиссионного контроля и вибродиагностики опасных производственных объектов. Рассмотрены методики оценки технического состояния диагностируемых объектов. Приведены примеры составления заключения по экспертизе промышленной безопасности опасных производственных объектов и определения безопасных режимов их эксплуатации.

Рассмотрены компоненты гидропривода, гидрофицированное прокатное оборудование, устройство типового пневмопривода, пневматические и гидропневматические механизмы. Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Гидро- и пневмопривод металлургических машин».

Представлены рекомендации для выполнения выпускной квалификационной работы (ВКР) магистра по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов». Обоснована важность способности студента к самостоятельной работе. Показана роль научного руководителя ВКР, заключающаяся в формировании у магистранта способностей самостоятельно вести научный поиск, ставить и решать профессиональные задачи, профессионально излагать специальную информацию, научно аргументировать и защищать свою точку зрения, опираясь на сформированные компетенции.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности для одной из основных деталей машин — зубчатых колес, которые следует учитывать при выборе материалов для их изготовления и способов дополнительного упрочнения. Раскрыт алгоритм выбора марки стали и технологии термической и химико-термической обработки с учетом критериев прочности, надежности и долговечности.

Дано описание лабораторных работ, посвященных изучению принципов построения и функционирования взрывных устройств, предназначенных для сварки взрывом плоских пластин (модуль 1), а также для взрывного прессования плоских и осесимметричных заготовок из порошкообразных материалов (модуль 2).

Приведены основные понятия качества и надежности сварных соединений и изделий, понятия вероятностной оценки достоверности контроля качества. Рассмотрены способы повышения качества сварки. Изложены цели и задачи, решаемые в области управления качеством сварочных процессов. Представлены некоторые положения теории вероятностей и математической статистики, примеры их применения для контроля качества сварки, а также основные методы статистического анализа, методы регулирования качеством и расчета объема выборки при проведении приемочного контроля. Указаны правила вероятностной оценки достоверности контроля качества. Даны схемы проведения комплексного контроля качества и оценки его достоверности и эффективности. Охарактеризованы технологическая и эксплуатационная модели оценки норм допустимости дефектов. Проанализировано влияние различных дефектов на работоспособность сварных соединений.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности валов и осей, которые следует учитывать при выборе материала для их изготовления и метода дополнительного упрочнения. Обоснована необходимость рассмотрения критериев конструкционной прочности материалов для обеспечения надежной и долговечной работы валов.

В статье обосновывается применение ручных ударных машин с линейным электромагнитным приводом для соединения строительной арматуры в стальных цилиндрических втулках. Произведен выбор наиболее подходящей энергии удара для соединения арматуры диаметром 10...14 мм как наиболее часто использующейся в плитах перекрытия и фундаментах зданий. Сравнив усилие на разрыв обжимного и сварного соединения, установлено, что качество таких соединений сопоставимо. С помощью модели системы «оператор – машина – обрабатываемое изделие» выявлены наиболее виброопасные фазы рабочего цикла ударной машины, а с помощью модели машины как колебательной системы установлены частоты, в которых необходимо производить замеры виброускорения. Экспериментально установлено, что уровень вибронагрузки при опрессовке арматуры находится в пределах допустимых значений, однако существует необходимость снижения вибронагрузки на корпус устройства. Результаты исследования показывают, что с помощью ручных ударных машин с энергией удара 50 Дж возможно соединять строительную арматуру диаметром 10...14 мм. При этом необходимо усовершенствование конструкции известных машин для обеспечения вибробезопасности.

Учебное пособие содержит основные сведения о моделировании в современных САПР процессов обработки давлением – ковки, горячей объемной и листовой штамповки, а также о подготовке исходных данных с помощью CAD-систем, проведении моделирования и анализа результатов моделирования технологических процессов объемной и листовой штамповки. Рассмотрены основные параметры САПР, позволяющие диагностировать появление дефектов заготовок.

Приведена краткая классификация технологической оснастки. Значительное место в учебном пособии отведено станочным приспособлениям и их составным частям. Даны сведения, необходимые для выбора, проектирования и эффективного использования станочных приспособлений.

Описаны классификация и устройство основных узлов оборудования и аппаратуры, используемых при различных способах механизированной сварки в защитных газах. Приведены конструктивные особенности и технико-экономические характеристики современных марок полуавтоматов, применяемых на предприятиях страны.

Рассмотрены основные этапы проектирования промышленных объектов. Даны общие сведения о структуре и оборудовании, приведены методики расчетов, выполняемых при проектировании машиностроительных предприятий, в частности цехов кузнечно-штамповочного производства.