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* {& e9 Y$ X; B/ l0 c7 |) k8 r17.產(chǎn)品設(shè)計的原則和技巧(二)
7 ~6 B2 Z3 D$ U' `" F2.3改進(jìn)工藝方案1 E g9 B S- ?6 V, F$ p* W& v
(1)避免沒有必要的切削加工,,特別是沒必要的裝夾基準(zhǔn)面的切削加工,。+ c) y# S: D$ @; X. ]$ `) m
焊接件準(zhǔn)備用自動化程度較高的焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接時,應(yīng)考慮組成零件的焊前加工,保證焊接件各組成零件之間的相互位置尺寸,,否則誤差太大,,機(jī)器人將無法自動跟蹤焊接。
' W/ J* D: C) S& @: `, F (2)在保證零部件可靠,、合理使用的前提下,,降低尺寸公差、表面粗糙度,、形位公差等加工精度等級要求,。5 W e% e, ]( C: |& \
(3)減少零件的彎曲形狀和復(fù)雜程度,降低廢品率和生產(chǎn)制造成本,。
5 N5 _, i# ~) [# w7 c8 d' z (4)型鋼在進(jìn)行長度下料時,,盡量把火焰切割改為型鋼剪切下料;一般板料的火焰切割改為用剪板機(jī)剪切下料,;長方形條狀工件從四邊剪切改為用條鋼,,僅僅是長度上的剪切下料。% n5 {. _% S( j- b3 P( i/ a8 \& @
2.4采用節(jié)省資源,、減少污染的工藝技術(shù)" S% t: S9 Y P; s0 D7 X
(1)鑄鋼件改為焊接件,。- @7 ~$ a& e+ Z( a- l6 X) H5 ^0 U
鑄造行業(yè)很難徹底地解決環(huán)境污染問題,并且容易產(chǎn)生鑄造缺陷,,而采用焊接技術(shù)和焊接件就可以比較容易地解決這些問題,。8 q9 P1 T5 d' c, i$ ^8 w
(2)在保證零件強(qiáng)度,優(yōu)化板厚尺寸的前提下,,盡量減輕零件重量,。結(jié)構(gòu)焊接件的設(shè)計,一定要使筋板受力,,避免焊縫受力,。在結(jié)構(gòu)焊接件的構(gòu)成中使用厚板往往并不是強(qiáng)度的需要,而是剛度的需要,,即焊接時厚板的變形小,,或焊接件承載時變形小。一些單獨(dú)的厚板往往是可以用薄一些的板加上適當(dāng)?shù)慕畎鍋泶�,,這樣不僅減輕了總重,承載能力也會增加,。1 }3 s) R# v) _4 o* v4 N
(3)選擇合理的焊縫長度和焊角大小等參數(shù),。有相當(dāng)一部分設(shè)計人員常常將“強(qiáng)度焊縫”與“聯(lián)接焊縫”相互混淆,設(shè)計時往往出現(xiàn)要求焊接件中的焊縫一律焊透,、焊角越大越好的傾向,。其實選擇焊透還是不必焊透,,是設(shè)計人員應(yīng)慎重考慮決定的,。應(yīng)仔細(xì)研究焊接件的受力狀態(tài),,再決定所要采用的焊角尺寸和焊縫長度。能用斷續(xù)焊縫的決不要求在全長方向上滿焊,,這樣一則可以節(jié)省焊接加工成本,二則也可減少焊接變形;能用角焊縫的,,盡量不在零件上開坡口后再焊接,以減少一道開坡口的工序,。$ L; K; l3 i. l9 U' u
(4)采用少切削或無切削加工的工藝方法,,以提高工件強(qiáng)度,降低制造成本,。對于齒輪加工,,汽車行業(yè)中早已大量采用整體滾鍛、精鍛成齒的方法來減少甚至取消齒形的加工量,。工程機(jī)械的驅(qū)動橋差速器齒輪現(xiàn)也已開始采用精鍛齒輪,。精鍛使得金屬纖維沿齒形成形方向包絡(luò),不象一般齒輪切削齒形時把金屬纖維切斷,,精鍛齒輪大大提高了齒輪的承載強(qiáng)度,,減少了切削量,甚至可以不必再進(jìn)行齒形加工,,降低了制造成本,。: d& X; P0 l7 }8 ?1 r. M
(5)盡可能用焊接件代替一些自由鍛的鍛件。/ d7 s& c. e1 J8 l
(6)統(tǒng)一零件的熱處理技術(shù)要求和工藝規(guī)范,,以便可以在同一爐中對不同零件同時進(jìn)行熱處理,,提高電爐利用率;節(jié)約電力消耗,。
$ I$ C# B+ [( w8 O) t9 H' Z7 ?9 |! x8 _ (7)充分利用鍛件余熱,,在鍛后繼續(xù)加熱,直接進(jìn)行鍛后正火等熱處理,。& n* r* R4 Y' t5 k* l5 I; F
(8)根據(jù)零件的具體情況,,制定合理的熱處理技術(shù)要求。
y3 R, M, d6 `) `- b) v% J 中碳鋼或合金中碳鋼零件采用調(diào)質(zhì)處理,,可有效提高和充分發(fā)揮材料的機(jī)械強(qiáng)度等性能,。但是對于軸徑比較粗大的軸類零件,調(diào)質(zhì)時淬火的有效層只有幾毫米,,經(jīng)調(diào)質(zhì),、機(jī)械加工后所剩無幾,而心部狀態(tài)實際上并沒有得到很好的改善,。所以根據(jù)筆者的經(jīng)驗,,φ70以上的實心軸類零件,,可以考慮采用正火十機(jī)械加工或正火十淬火十磨削外圓的工藝流程。因為軸類零件往往采用高頻或中頻淬火,,加熱只發(fā)生在外圓表層,,心部織實際不可能被淬透。若用鹽浴爐加熱,,心部可以被加熱,,但材料的淬透性有限,調(diào)質(zhì)時的淬火實際在心部還是淬不透的,。而正火可以有效改善零件的整體組織狀態(tài),,細(xì)化心部金相組織,這對有些零件來說已經(jīng)足夠了,。
, J1 s$ w- l/ y (9)液壓系統(tǒng)設(shè)計時,,應(yīng)充分考慮機(jī)器的整體布局,液壓油箱的容積以足夠用為原則,,使液壓油用量為最少,;管路走向簡單緊湊,長度盡可能最短,。同理,,在設(shè)計電器系統(tǒng)和制動管路系統(tǒng)時,都應(yīng)使電纜或制動管路走向合理,,長度為最短,。
( I% c! t: U3 _7 G; Z& H. R 3結(jié)論2 Z) W$ q0 z' X5 M( V; A
產(chǎn)品設(shè)計是個綜合信息處理的復(fù)雜過程,它最終的結(jié)果是把線條,、符號,、數(shù)字繪制成合理的設(shè)計圖樣,設(shè)計人員應(yīng)從以下幾個方面綜合考慮,;9 }! Z: y$ h' [' Z2 d$ A
(1)簡化每個零件的形狀,,使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單;
9 X, x+ Q7 s! y3 Z1 n1 R (2)合并零件的功能,,減少零件的種類或數(shù)量,;, l" I, Z. z- L& @6 t) o
(3)應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新工藝,、新材料,、新原理來簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品的可靠性,;" d1 s. h$ x3 p' ?1 Y/ Q
(4)分解部件,,研究其裝配、組裝的最簡單的結(jié)構(gòu),;
. r' d3 z# Q! j: U (5)對相似零件進(jìn)行分組,;
& m2 N4 n/ _+ Q (6)對相似產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)序列進(jìn)行產(chǎn)品系列化分析;
* y% w+ f u! N/ s' d (7)實現(xiàn)產(chǎn)品零件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化,。( k( j: \+ ?, q5 ~! t" h
產(chǎn)品設(shè)計人員提高設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵在于自覺,、主動地學(xué)習(xí)與生產(chǎn)加工過程和加工工藝方面有關(guān)的知識,熟練掌握設(shè)計技巧,。- K' g) Y/ s: U" q2 z% C
18.耐熱鋼焊條的選用
9 w' u1 X' |0 g2 o5 f珠光體耐熱鋼由于擁有良好的抗氧化性,、熱強(qiáng)性能、較強(qiáng)的抗硫,、氫腐蝕性能,,而被廣泛應(yīng)用在石油化工、鍋爐加熱等設(shè)備中,。/ f6 v9 ~* L8 Q* c- b
某廠在制作攀枝花攀煤矸石火電公司的省煤器區(qū)域護(hù)板時需用到大量的15CrMo鋼,。如何焊接15CrMo鋼,首先需要確定它的可焊性,,加入了0.8%~1.1%的Cr合金元素可以提高抗氧氣,、抗腐蝕作用,加入0.4%~0.55%的Mo合金元素能增加抗蠕變能力,。
2 R6 `" F6 k# j# c, a; ^4 w9 w 根據(jù)國際焊接學(xué)會推薦的低合金鋼碳當(dāng)量工式:CE=C+Mn/6+(Cr+V)/5+Ni/15+(Mo+Si)/4+Cu/13+P/2可以計算出該材料CE=0.61%,,根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)碳當(dāng)量CE>0.6%時,,該材料淬硬傾向強(qiáng)易出現(xiàn)冷裂紋熱處理后還會發(fā)生再熱裂紋,,屬于較難焊接的鋼材,需采取較高預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施,。
9 e, b4 ~% S+ C0 l; s" b4 z( `0 ` 焊接材料的選用:焊縫的組織和性能在很大程度上取決于焊接材料,。焊接材料的選用須在確保焊接結(jié)構(gòu)安全、可靠使用的前提下,,根據(jù)被焊材料的化學(xué)成分,、力學(xué)性能、板厚及接頭形式,、焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn),、受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)使用條件對焊縫性能的要求,、焊接施工條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等綜合考查后,,有針對性地選用焊條、必要時還需進(jìn)行焊接性試驗,。
/ z% E. I4 H/ S4 f3 i* m 一,、根據(jù)等強(qiáng)度的觀點(diǎn),選擇滿足母材力學(xué)性能的焊條,,如果選用強(qiáng)度過低的焊條將達(dá)不到設(shè)計要求的力學(xué)性能,,選擇強(qiáng)度較高的焊條不僅工人操作難度增加,、焊接成形困難,而且還會大大的增加企業(yè)的生產(chǎn)成本,。2 V/ `8 Q$ S+ \
二,、根據(jù)母材合金成份選擇化學(xué)成份相同(相近)的焊材,Cr-Mo耐熱鋼焊接接頭應(yīng)具有與母材相同的抗氧化性和熱強(qiáng)性,,如果焊縫與母材化學(xué)成分相關(guān)太大,,高溫長期使用后,接頭區(qū)域某些元素發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象(如碳元素在熔合線附近的擴(kuò)散),,使接頭高溫性能下隆,。為了提高焊縫的抗裂紋性能,焊材的含碳量應(yīng)低于母材的含碳量,,由于鋼中碳和合金元素的共同作用,,耐熱鋼焊接時極易形成液硬組織,焊接性較差,。為此耐熱鋼一般焊前預(yù)熱,,焊后進(jìn)行回火處理。
# W; _; S9 N1 N8 p( S- y 三,、由于母材的可焊性能差,,可選用塑、韌性指標(biāo)較高的低氫型焊條,。同時降低C,、S、P等雜質(zhì)的含量,。' ^' B! |: {" ^+ H- `5 R
1,、可以通過預(yù)熱來降低冷裂紋出現(xiàn)概率,預(yù)熱及道間溫度要求控制在180~300之間,,焊后熱處理在620~690之間,,保溫1小時,為了保證焊縫金屬強(qiáng)度,,在620溫度下回火不超過去30h,否則降低回火溫度,;通過焊后熱處理不僅能消除焊接殘余應(yīng)力,更重要的是能改善組織,,提高接頭的綜合力學(xué)性能,;
T+ k4 v0 } ~. z5 P 2、采用少的焊接線能量焊接,,防止過多的馬氏體淬硬組織生成,;
0 R8 B3 ?& S0 i 3、采用富氬氣體保護(hù)進(jìn)行噴射過渡焊接(電弧長度控制在4mm~5mm左右)而得美觀的焊縫,。
1 Y2 x8 i9 {. o X 結(jié)論:耐熱鋼焊條的選用原則有三點(diǎn):一是保證力學(xué)性能,,二是選擇化學(xué)成份相同(或相近)的焊材,,三是要配合適當(dāng)?shù)暮附庸に嚧胧?font class="jammer">; D5 s/ l7 R$ P- J5 W
19.模具補(bǔ)焊技術(shù)基礎(chǔ)知識講解% H" Y" x& C2 }; j1 j+ H
模具補(bǔ)焊幾個要點(diǎn): ! f8 H! _/ }0 }1 r% k
1.焊條要預(yù)熱,焊條成分要與模具鋼成分相同或接近,,以保證焊后結(jié)構(gòu)均勻,。4 d$ ?0 k7 ]6 }7 `6 F, A. f
2.模具要預(yù)熱到馬氏體溫度以上,但不能太高,。
, L' [6 d {$ V/ \! q 3.電流要控制小,否則焊接深度太大,。
( w/ c. T5 p6 t { 4.焊接過程模具要保持預(yù)熱狀態(tài),。- k- o0 C) m. w* z# E. c% O
20.用不同的焊條進(jìn)行鑄鐵冷焊應(yīng)注意的事項7 s& I, F( a9 l6 Q! L& N
1、采用銅鐵焊條(如Z607)焊接時,,焊條金屬中的鐵與銅互不相溶,,以機(jī)械混合物的狀態(tài)存在,而且混合得不均勻,。當(dāng)焊條中w(Fe)增大30%時,,使焊縫金屬的塑性大為降低,在焊接剛性接頭的焊縫時,,易在焊縫中產(chǎn)生裂紋,。因此應(yīng)盡量采取短弧焊接,減少焊條的擺動,,采用多層焊等工藝措施來防止焊接裂紋的產(chǎn)生,。 * b; N Q# u7 Y6 O: }
2、在鑄鐵冷焊時,,為了修補(bǔ)個別重要的鑄件缺陷,,往往采用純鎳焊條或鎳鐵、鎳銅焊條進(jìn)行補(bǔ)焊,,如Z308,,Z408和Z508等。用鎳銅焊條所補(bǔ)焊的鑄鐵件,,一般加工性能較好,,但焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度一般都比較低,同時由于銅鎳合金的收縮率很大,,其焊縫的抗裂性也較差,。所以這種焊條只適用于強(qiáng)度要求不高的,但表面需要加工的鑄件補(bǔ)焊,。用純鎳焊條補(bǔ)焊的優(yōu)點(diǎn)是焊縫金屬加工性良好,,但價格昂貴,在一般情況下不宜采用,。使用這類焊條操作時,,除按一般工藝要求進(jìn)行焊接外,,尚需注意補(bǔ)焊速度不能過快,應(yīng)斷續(xù)進(jìn)行焊接,。每次焊接長度不宜超過40-50mm,并在焊一層后用小錘敲擊,,以消除應(yīng)力。待焊縫冷至不燙手時再焊第二層,,這樣才能保證補(bǔ)焊工作取得較好的效果,。 3 i4 K" d) S: e" q% q" m
3、高釩鑄鐵焊條是一種比較經(jīng)濟(jì)的鑄鐵冷焊電焊條,,如Z116和Z117,。這種焊條需要采用短弧焊接,并以分段倒退的順序進(jìn)行焊接,,每段長約10-30mm,宜采用較小的電流,,焊后同樣敲擊焊縫,以減少應(yīng)力,。
+ N8 X3 _5 L. V# N21.汽車模具修補(bǔ)焊接缺陷分析
6 H0 l, t. _5 \$ Z冷沖壓模具焊接的硬度不足現(xiàn)象: 7 H8 v/ ?; p9 g+ [
原因:(一)
/ R3 m8 c# v3 j: l 焊接時電流過大,,對模具母材的稀釋率過大,模具母材的合金元素受損,。
5 P" R' o1 Z3 r0 I: [; y 對策:
6 H/ @$ _/ n3 F; [/ _* t4 M 盡量使用小電流,、短弧焊接,焊接時焊條的擺動的幅度不大于焊條直徑的1.5倍,。
) V- V+ t$ B# b 原因:(二)/ q( q7 c9 ^ E% ?5 I ^
焊接時的預(yù)熱溫度和層間溫度沒有控制,。
v& g. K3 R- p 對策:
' G1 A. E9 J/ x( x# c& J( S% w: P" e 注意把握預(yù)熱的溫度,(預(yù)熱溫度主要和母材的含碳量有關(guān))以及焊接時層間溫度的控制,。
( r, F5 ?( `9 @9 g1 y; X 原因:(三)6 b' ~- F/ y" ?5 C% C
堆焊層數(shù)過多,,焊接材料的選用不當(dāng)。
3 Z! D1 Z; T- n0 v3 l4 f 對策:( L6 _4 [8 N2 F
選擇適合堆焊層數(shù)要求的焊接材料,。(有的焊接材料組織體直接是高硬度的馬氏體組織,,有的焊接材料是堆焊三層以上的時候才可以從奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂捕鹊鸟R氏體組織的。) |