东北大学材料成型机械设备课后作业答案汇总
①連鑄,即連續(xù)鑄造,是把液態(tài)金屬連續(xù)澆注到連鑄機的水冷結(jié)晶器內(nèi),經(jīng)過凝固成型、切割而直接得到鑄坯或鑄帶的生產(chǎn)工藝。
②連鑄機主要由鋼包、中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻裝置以及鑄坯導向裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置、出坯裝置等部分構(gòu)成。
??? 連鑄機參數(shù)主要包括鑄坯斷面、拉坯速度、冶金長度、弧形半徑、鑄機流數(shù)等。
弧形半徑:連鑄機的弧形半徑是指弧形連鑄機鑄坯彎曲的外弧半徑,通常以米來表示,為連鑄機的重要參數(shù)之一。它標志著連鑄機的形式、大小和可能澆注鑄坯的最大厚度,同時也直接關(guān)系到連鑄機的總體布置、高度及鑄坯的質(zhì)量。
鑄機流數(shù):連鑄機的流數(shù)是指一個鋼包、一臺連鑄機同時澆注出的坯條數(shù),每一根鑄坯稱為一流。一臺連鑄機可以是單流的,也可以是多流的。在鋼包容量一定的條件下,澆注時間、鑄坯斷面及拉速確定后,即可確定鑄機流數(shù),以協(xié)調(diào)冶煉和連鑄的匹配關(guān)系。
鋼包回轉(zhuǎn)臺是現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)中應用最普遍的運載和承托鋼包進行澆注的設備,通常位于鋼水接收跨與澆注跨柱列之間。
①作用是將受包位置的滿載鋼包回轉(zhuǎn)至工作位置,準備進行澆注;同時,將澆注完畢的空鋼包回轉(zhuǎn)至受包位置,準備運走。鋼包回轉(zhuǎn)臺在連鑄作業(yè)率不斷提高,實現(xiàn)多爐澆注過程中起到了重要作用。
②鋼包回轉(zhuǎn)臺按回轉(zhuǎn)臂的形式可分為整體叉臂式和雙單臂式兩種。
整體叉臂式:兩端叉臂為一整體,只需一套旋轉(zhuǎn)機構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單。
雙單臂式:兩端的轉(zhuǎn)臂各自單獨旋轉(zhuǎn),兩個鋼包可有不同的相對位置,這對承運鋼包、處理意外情況等更為方便、靈活,但結(jié)構(gòu)復雜,制造和維修困難,制造成本高。
鋼包回轉(zhuǎn)臺主要由鋼結(jié)構(gòu)部分(包括旋轉(zhuǎn)盤)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、回轉(zhuǎn)夾緊裝置、升降機構(gòu)、稱量裝置、潤滑裝置和事故驅(qū)動裝置等組成。
主要參數(shù)有承載能力、回轉(zhuǎn)半徑、回轉(zhuǎn)速度、鋼包升降行程。
因為鋼包回轉(zhuǎn)臺的作用是將受包位置的滿載鋼包回轉(zhuǎn)至工作位置,進行澆注和將澆注完畢的空鋼包回轉(zhuǎn)至受包位置運走。因此需要將鋼包回轉(zhuǎn)臺置于鋼水接收跨與澆注跨柱列之間。-2
6.什么是中間包?中間包的作用是什么?p5
①中間包,又稱為中間罐,是位于鋼包與結(jié)晶器之間的一個耐火材料容器。
②中間包可保證鋼水在較小和穩(wěn)定的壓力下平穩(wěn)地注入結(jié)晶器,減少鋼流沖擊引起的飛濺或紊流,進而可在結(jié)晶器內(nèi)獲得穩(wěn)定的鋼液液面;鋼水在中間包內(nèi)停留過程中,非金屬夾雜物有機會上浮;在多流連鑄機上,可通過中間包將鋼水分流;在多爐連澆時,中間包還能夠儲存一定數(shù)量的鋼水以保證在更換鋼包時不停澆;同時,在中間包里吹入惰性氣體以調(diào)整包內(nèi)的鋼水溫度,還可以加入需要的某些合金元素,以實現(xiàn)鋼水的冶金處理。
綜上所述,中間包的作用主要有減壓、穩(wěn)流、除渣、儲鋼分流和中間包冶金。
7.中間包由哪幾部分構(gòu)成?中間包為什么要設置沖擊板?p6
①由包體、包蓋和水口等幾部分構(gòu)成。
②為了凈化鋼水、改善鋼水的流動狀態(tài)以及提高鋼包的使用壽命等。
8.簡述中間包包壁的組成?中間包水口裝置主要有哪幾種?p6
中間包包壁由外殼與內(nèi)村構(gòu)成。-3
中間包水口裝置主要有定徑水口、塞棒式水口和滑動式水口三大類。
9.中間包車的作用是什么?中間包車為什么要設置橫向微調(diào)機構(gòu)?p8
中間包車是將中間包從預熱位置運輸?shù)綕沧⑽恢?#xff0c;澆注完畢后再從澆注位置運輸?shù)筋A熱位置的運載裝置。同時預熱及澆注時起支撐中間包的作用。
橫向微調(diào)機構(gòu)的設置是為了便于水口橫向?qū)χ小?/strong>
10.中間包車分哪幾種形式?各有什么特點?中間包車通常有哪幾部分組成?p8
①懸臂式中間包、門式中間包和半門式中間包三種形式。
②懸臂式中間包:軌道在結(jié)晶器一側(cè),包體部分或全部懸出車體之外,這對加保護渣和觀察結(jié)晶器液面非常方便,但結(jié)構(gòu)中心偏移,車子不穩(wěn),需在車身的另一端加配重或反傾力矩結(jié)構(gòu)。
門式中間包:軌道在結(jié)晶器的內(nèi)外弧兩側(cè),車跨在結(jié)晶器的上方,水
口位于車的主梁內(nèi),由于中間包的重心位于兩條軌道之間,車身受力合理、平穩(wěn),但操作人員在觀察結(jié)晶器液面和加保護渣時不方便。
半門式中間包:兼有兩者的優(yōu)點,克服了兩者不足。
③中間包車通常由車本體、行走裝置、升降裝置、對中裝置、稱量裝置、長水口機械手、溢流槽等組成。
11.簡述管式結(jié)晶器與組合式結(jié)晶的主要構(gòu)成?p9
管式結(jié)晶器由銅管、外水套、內(nèi)水套、放射線液位檢測裝置、電磁攪拌線圈和水冷系統(tǒng)等組成。
組合式結(jié)晶器都是四塊復合壁板組裝而成,每塊壁板用銅板做內(nèi)壁,用鋼板做外殼,中間用雙頭螺栓固定,為防止漏水在雙頭螺栓上加墊,用密封圈密封。
12.組合式結(jié)晶器有哪幾種在線調(diào)寬方式?簡述L形調(diào)寬的調(diào)寬過程?p11
有L形和Y形變換兩種方式。
L形調(diào)寬過程:
a? 為正常澆注狀態(tài)。
b? 鋼水停止?jié)沧?#xff0c;使液面降到下半部結(jié)晶器,停止拉坯和結(jié)晶振動。
c? 窄面上半部結(jié)晶器調(diào)寬(或調(diào)窄)。
d? 繼續(xù)澆注使液面恢復到上半部結(jié)晶器正常位置。
e? 窄面下半部結(jié)晶器調(diào)寬(或調(diào)窄)到與上半到部位置對齊,并恢復拉坯和振動,達到正常狀態(tài)。
這種方法需要短時間停止?jié)沧⒑屠?#xff0c;并影響鑄坯的質(zhì)量和增加二冷輥子的熱負荷,梯形部位還可能成為廢品。
動機構(gòu)都包括哪兩部分?
目的:結(jié)晶器下口裝有足輥,其作用是支承初生坯殼,減少磨擦阻力,改善冷卻條件。
機構(gòu):一是使結(jié)晶器準確的沿著一定的軌跡振動(直線或弧線)部分;二是使結(jié)晶器嚴格按照一定的振動規(guī)律振動部分(凸輪、偏心輪機構(gòu)或液壓伺服系統(tǒng))。
14.在結(jié)晶器鋼液液面與結(jié)晶器頂面之間為什么要留80~120mm的高度?結(jié)晶器為什么要有倒錐度?
金屬液面上有保護渣層,并且在澆鑄過程中,結(jié)晶器的振動還會導致液面的上下波動。
為了減少氣隙使結(jié)晶器盡可能保持良好的導熱條件,加速坯殼的生長,通常將結(jié)晶器制成下口斷面比上口斷面略小,稱為結(jié)晶器的倒錐度。
15.結(jié)晶器振動的作用是什么?什么是結(jié)晶器的振動規(guī)律?主要振動形式有哪幾種?
作用:防止初生坯殼與結(jié)晶器之間粘結(jié)而拉破,同時起強制脫模的作用。由于結(jié)晶器振動使內(nèi)壁得到良好潤滑,減少了磨擦力又能防止坯殼與結(jié)晶器壁粘結(jié),可以改善鑄坯質(zhì)量。
規(guī)律:在振動過程中結(jié)晶器運動速度隨時間變化的規(guī)律
主要振動形式:同步振動、梯形振動、正弦振動三種。P13
16.二次冷卻區(qū)通常是指哪個區(qū)域?二次冷卻裝置的作用是什么?
二次冷卻區(qū)是指結(jié)晶器以下到拉矯機前的區(qū)域。
二次冷卻裝置的作用:
(1)對鑄坯通過強制均勻的冷卻,促使坯殼迅速凝固變厚,預防坯殼變形超過極限,控制產(chǎn)生裂紋和發(fā)生漏鋼事故。
(2)對鑄坯和引錠桿予以支撐和導向,防止跑偏。
(3)采用直結(jié)晶器的弧形鑄機中,二次冷卻裝置需要完成將直坯彎成弧形坯。
(4)在上裝引錠桿的鑄機上,二冷裝置中需設置有驅(qū)動輥,以驅(qū)動引錠桿并實現(xiàn)拉坯。
(5)對于多半徑弧連鑄機,起到將弧形鑄坯分段矯正的作用。
17.簡述小方坯連鑄機二次冷卻裝置的構(gòu)成?在板坯結(jié)晶器下的第一扇形段有哪幾形式?
①小方坯連鑄機二次冷卻裝置是管坯結(jié)構(gòu),由三段無縫鋼管制成,鋼管支撐在底座上,每段鋼管又由內(nèi)、外兩層鋼管構(gòu)成,中間的夾縫通水冷卻,二次區(qū)頭二段在冷卻室內(nèi),第三段在冷卻室外。
②結(jié)晶器下第一扇形段主要有板式和輥式兩種形式。
18.什么是氣-水混合冷卻?氣水-混合冷卻有什么優(yōu)點?
①氣-水混合冷卻系統(tǒng)是一種采用了一種特殊的氣-水混合噴嘴的
噴水冷卻系統(tǒng)。 該系統(tǒng)將壓縮空氣引入噴嘴,與水混合,使這種混合介質(zhì)在噴出噴嘴后能形成高速“氣霧”,而 “氣霧”中包含大量顆粒小、速度快、動能大的水滴,因而冷卻效果大大改善。
②氣水-混合冷卻的優(yōu)點:
(1) 控調(diào)冷卻水的范圍大,易于達到工藝要求(如水霧化好、蒸發(fā)
快、冷卻效率高、能夠達到均勻等),可相應減少冷卻水的用
量 30%~40%。
(2) 水滴沖擊力大,鑄坯表面水滴移動迅速,不積水。
(3) 噴射覆蓋面大,可減少噴嘴數(shù)量。
(4) 特別是當氣水霧平行于鑄坯表面和輥子軸線時,水滴不會凝聚
在輥子與鋼坯接觸處形成強冷。
(5) 噴嘴出口大,不易阻塞噴嘴。
噴嘴性能P21
19.引錠桿的組成?簡述開澆時引錠桿的引錠過程?
引錠桿是由引錠頭、引錠桿本體及連接件等組成。
引錠桿把鑄坯拉過拉矯機后,與鑄坯脫離。其后的拉坯將通過拉矯輥夾緊鑄坯連續(xù)拉出。而引錠桿會被送離連鑄生產(chǎn)線,清理好已備再用。引錠桿只在每次開澆時用一次。
脫錠和存放裝置P22連續(xù)矯直、壓縮鑄造P24
20.談談你認為連鑄機結(jié)晶器和二次冷卻機構(gòu)還有哪些方面需要改進的?
連鑄機結(jié)晶器的改進:
1)連續(xù)錐度更符合鋼的凝固規(guī)律, 減少氣隙, 提高結(jié)晶器的傳熱效率;
2)增大結(jié)晶器的散 熱面積;
3)在同等水壓、水量下增大冷卻水的水速;
4)防止銅管變形;
5)水冷防變形的銅法蘭使銅管上口不變形, 做到不粘鋼、不掛鋼, 工藝性好, 壽命提高將近 30%;
6)確保水縫均勻, 剛性好、不變形、水速高。
連鑄二次冷卻的改進:
(1)拉速關(guān)聯(lián)配水實現(xiàn)簡單,被現(xiàn)今大多數(shù)鋼鐵企 業(yè)所采用。但應對非穩(wěn)態(tài)工況連鑄生產(chǎn)存在不足之處;
(2)鑄坯熱狀態(tài)穩(wěn)定,算法先進,但實現(xiàn)復雜,模型計算準 確性有待提高;
(3)基于傳感器在線測溫反饋控制避開了傳熱計算的復雜,但測試溫度準確性難以保證,但隨著今后高性能測溫傳感裝置的開發(fā),此種控制方式依然有著廣闊的應用前景;
(4)基于有效拉速計算動態(tài)控制是采用有效拉速代 替實際拉速配水,在一定程度上緩解了非穩(wěn)態(tài)情況鑄坯 熱狀態(tài)的波動,特別適用非穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)的情況,并且操作簡單,成本低,在新老鑄機上均可實現(xiàn);
?(5)人工智能優(yōu)化控制借助智能化手段,能很好地 適應連鑄工藝的復雜性、不確定性和系統(tǒng)的非線性特征, 但系統(tǒng)建模相對復雜,訓練精度對控制性能和優(yōu)化結(jié)果 有較大影響。
近終形連鑄 CSP ISP FTSC P25
21.CSP生產(chǎn)線主要由哪幾部分組成?它的主要特征是什么?
●SP生產(chǎn)線主要由連鑄機、均熱爐、精軋機組、冷卻段和卷曲機等組成。
●主要特征:
(1)連鑄設備為立彎式連鑄機
(2)采用漏斗形結(jié)晶器。在寬面中間附近垂直方向是上大下小帶錐度,呈漏斗狀,而在漏斗區(qū)以外兩側(cè)壁板仍然是平行的。
(3)采用液芯壓下技術(shù)。
22.CSP采用什么樣的結(jié)晶器?這種結(jié)晶器有什么優(yōu)點?
●漏斗形結(jié)晶器
●優(yōu)點:
(1)增大結(jié)晶器上口表面積,有利于高拉速條件下的保護渣熔化;
(2)鋼水容量大,結(jié)晶器液面易于控制,并減輕了鋼流對坯殼的沖刷;
(3)結(jié)晶器上口尺寸增大,有利于浸入式水口的插入,避免鋼水在結(jié)晶器與水口間形成搭橋;
(4)利于加大浸入式水口的壁厚,提高使用壽命。
23.ISP生產(chǎn)線主要由哪幾部分組成?它的主要特征是什么?
●ISP生產(chǎn)線主要由弧形連鑄機、大壓下軋機、感應加熱爐、cremona熱卷箱、精軋機組、冷卻段、卷取機等組成。
●主要特征:
(1)連鑄設備為超低頭連鑄機。
(2)采用特殊結(jié)構(gòu)結(jié)晶器。ISP生產(chǎn)線上有兩種結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器,一為上為垂直結(jié)構(gòu)、下部為弧形結(jié)構(gòu)的直弧形結(jié)晶器;另一為鼓肚較小的橄欖球狀結(jié)晶器。早期的ISP生產(chǎn)線上采用的直弧形結(jié)晶器,目前的ISP生產(chǎn)線主要采用橄欖球狀結(jié)晶。
(3)采用液芯壓下裝置。
(4)采用特殊形狀薄壁浸入式水口。為了適用結(jié)晶器空間和形狀,直弧形結(jié)晶器的水口為薄片狀,壁厚僅為10mm左右,材質(zhì)為加有氮化硼(BN)和氧化鋯(ZrO)的高碳鋁質(zhì)材料;采用橄欖球狀結(jié)晶器后,薄片狀水口壁厚增至20mm,從而提高了水口的使用壽命,同時也有利于鑄坯質(zhì)量的改善。
24.什么是薄帶連鑄?與傳統(tǒng)帶鋼生產(chǎn)技術(shù)相比,它主要有哪些優(yōu)勢?
●薄帶連鑄:將鋼水直接澆鑄出薄帶坯,不經(jīng)熱軋,便可直接應用或冷軋生產(chǎn)冷軋薄板,將鑄造、軋制,甚至熱處理合為一體的一種近終形的連鑄技術(shù)。
●優(yōu)點:
(1)生產(chǎn)線長度由幾百米縮短到幾十米,投資成本大幅度降低。
(2)省去了熱軋工序,生產(chǎn)成本下降、能耗降低,有害氣體排量減小。
(3)冷卻速度快,可細化晶粒,減少偏析,改善產(chǎn)品質(zhì)量。
(4)可以加工難變形材料,如高速鋼、硅鋼等,并且有可能獲得具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的產(chǎn)品。
(5)適于產(chǎn)量規(guī)模較小,與直接還原等新流程匹配,形成符合環(huán)鋼境友好、可持續(xù)發(fā)展的新流程。
25.根據(jù)兩個鑄軋輥的相對位置,雙輥式鑄軋機有哪幾種形式?各有什么特征?
●三種。雙輥水平下注式、雙輥傾斜側(cè)注式和雙輥垂直平注式。
●特點:
(1)雙輥水平下注式
兩輥中心連線與地面平行,金屬澆注方向與地面垂直,簡稱為垂直式鑄軋機。
(2)雙輥傾斜側(cè)注式
金屬澆注流方向與地面水平線呈一定角度,一般為15℃,兩輥中心線與地面垂直線呈一定角度,簡稱為傾斜式鑄軋機。
(3)雙輥垂直平注式。
兩輥中心連線與地面垂直,金屬澆注流向與地面水平線平行,簡稱為水平式鑄軋機。
26.雙輥式鑄軋機生產(chǎn)線由哪幾個系統(tǒng)組成?各系統(tǒng)又包括哪幾部分?
●雙輥式鑄軋機生產(chǎn)線主要由熔煉系統(tǒng)、連鑄系統(tǒng)和精整系統(tǒng)組成。
●熔煉系統(tǒng)包括金屬熔煉所需的熔爐,儲液、保溫、除氣、控溫所用的靜置爐以及金屬液由熔煉通向連鑄系統(tǒng)的在線精煉裝置和流槽等;
連鑄系統(tǒng)包括連鑄機和向連鑄機供料的前箱、供料嘴、鑄坯導向輥等;
精整系統(tǒng)包括牽引機、剪切機、矯直機及卷取機。?
27.什么是流槽?對流槽有哪些要求?
●流槽是鋁液由靜置爐進入前箱的流經(jīng)通道。
●流槽的要求:
(1)流槽應具有良好的保溫性,以盡量減少熱量的散失;
(2)在保證工藝使用長度的前提下,流槽長度應盡可能短,且最好是密閉的,這樣既可避免熔體溫度下降過多,又可防止熔體二次污染。
(3)做成活動式(殼用鋼板焊接,內(nèi)襯用硅酸黏土加石棉絨做成),以利于維修。
(4)流槽上采用保溫材料加蓋,也可在流槽上面裝設電阻絲或硅碳棒加熱裝置或煤氣火焰噴頭加熱,以保證流槽溫度足夠高。
28.前箱的基本作用是什么?控制前箱液面高度的方法主要有哪些?
●前箱的基本作用:
控制由供料嘴流入鑄軋輥輥縫的鋁熔體壓強,也就是說,前箱中的鋁熔體液面高度要保持相對穩(wěn)定。根據(jù)金屬品種、帶坯厚度以及澆注溫度和鑄軋速度的不同,前箱液面應控制在不同高度。
●生產(chǎn)中使用的液面控制裝置主要有三種類型,即杠桿式、浮標式和非接觸式液位控制器。杠桿式與浮標式用于普通雙輥式鑄軋機,而非接觸式液位控制器用于高速鑄軋機。
29.供料嘴主要由哪幾部分組成?什么是雙輥式鑄軋機的澆注系統(tǒng)?
●由上下嘴扇、若干塊墊片、邊部耳子組成。
●供料嘴與前箱、橫澆道等往往被裝在同一塊底板上,被稱為澆流系統(tǒng)。
30.鑄軋輥由哪幾部分構(gòu)成?對輥套性能有哪些要求?
●鑄軋輥由輥套、具有冷卻水槽的輥芯構(gòu)成。
●輥套性能要求:
良好的導熱性,線膨脹系數(shù)和彈性模量要小;
較高的強度和硬度;
較好的耐高溫性能、抗熱疲勞性能和抗變形性能。
薄板帶超薄高速連續(xù)鑄軋機P34
熱頂式、噴淋式、多錐式結(jié)晶器P37
非正弦波優(yōu)勢P38
電磁攪拌、電磁制動、電磁鑄造P41
鍛壓部分作業(yè)
答:鍛壓設備按工藝用途分成八大類(類,組,型):
●鍛錘:蒸汽-空氣鍛錘、蒸汽-空氣對擊錘、高速錘、液壓模鍛錘、空氣錘、電液錘
●曲柄壓力機:通用曲柄壓力機、熱模鍛壓力機、拉深壓力機、剪切機、精壓機、平鍛機、冷鐓機
●液壓機:水壓機、油壓機
●螺旋壓力機:摩擦螺旋壓力機、液壓螺旋壓力機、電動螺旋壓力機、離合器式螺旋壓力機、擴孔機、輥鍛機、擺碾機
鍛壓設備工作特點P253
見《鍛壓設備1》word
1.組成部分:
能源系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、工作機構(gòu)、支撐部件、操縱與控制系統(tǒng)、輔助機構(gòu)與附屬裝置
2.特點
①曲柄滑塊機構(gòu)是剛性連接的,滑塊具有強制運動性質(zhì)。曲柄滑塊機構(gòu)的幾何尺寸一經(jīng)確定,滑塊運動的上、下止點(極限位置)、運動速度、行程大小、封閉高度等固定。是定行程設備,自我保護能力差
②工作時,機身形成封閉受力系統(tǒng),工藝力不傳給地基,只有少量的慣性沖擊振動傳給外界,不會造成強烈沖擊和振動。不允許超負荷使用。
③一個工作循環(huán)中負荷作用時間短,主要靠飛輪釋放能量。工作時尖峰負荷不會對電網(wǎng)造成沖擊,不能夠超能量使用,電動機的功率按一個工作周期的平均功率選取。
熱模鍛壓力機特點P271
排除“悶車”的方法P272
壓力機的能力及選擇方法P276
1.工作原理
原動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn),通過螺旋副使滑塊下行,在滑塊下行過程中,飛輪迅速旋轉(zhuǎn)積蓄動能。打擊時,飛輪降速釋放動能,其力通過螺旋副、床身作用在鍛件上,直到飛輪速度降為0,打擊結(jié)束?;爻虝r,飛輪反轉(zhuǎn),提動滑輪上行。通過制動機構(gòu)使滑塊停在上止點。
2.結(jié)構(gòu)(這里以摩擦螺旋壓力機舉例說明)
①傳動部分,包括電動機、皮帶輪、傳動軸、左右摩擦盤及軸承等部件。
②工作部分,包括飛輪、螺桿和滑塊等零件。
③機架部分
④附屬裝置,包括滑塊制動裝置、緩沖裝置、頂料裝置、安全裝置、超負荷保險裝置
⑤操作系統(tǒng)
曲柄壓力機 壓力放大特性P274
螺旋壓力機存在哪些力能關(guān)系P278
5.推導曲柄滑塊機構(gòu)的運動學公式(滑塊行程、速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系,參考教科書圖12-17,考慮曲柄旋轉(zhuǎn)中心偏置)
擠壓設備作業(yè)
●擠壓的基本概念:
用施加外力的方法,使處于耐壓容器中承受三向壓應力的金屬產(chǎn)生塑性變形,并從特設的孔或間隙中被擠出,而得到一定截面形狀及尺寸擠壓制品的壓力成形過程。
●擠壓加工的三個條件:
①使金屬錠坯處于三向壓應力狀態(tài)
②建立足夠的應力,使金屬產(chǎn)生塑性變形(單位變形能條件)
③有一個能使金屬流出的孔或間隙,提供一個阻力最小方向(最小阻力定律)
●按運動部件運動方向的不同,可將擠壓機分為臥式擠壓機和立式擠壓機。
臥式擠壓機特點:
①本體和大部分附屬設備布置在地面上,利于在工作時對設備的狀況進行監(jiān)視、保養(yǎng)和維護,易實現(xiàn)機械化與自動化
②可制造和安裝大型擠壓機,減少建筑施工困難和投資,因為是在地面水平出料,制品的規(guī)格不受限制
③運動部件,如:柱塞、穿孔橫梁和擠壓筒等的自重皆加在導套和導軌面上,易磨損,難以保持精度,某些部件因受熱膨脹而改變正確的位置,因而易導致擠壓機中心失調(diào),生產(chǎn)管材時,最易產(chǎn)生壁厚不均,即所謂的偏心
④占地面積較大。
立式擠壓機特點:
①占地面積小
②要求較高的廠房
③要求較深的地坑,以保證擠出的管子平直和圓整,以便隨后的酸洗、冷軋或帶芯頭拉拔
④因運動部件垂直地面移動,所以磨損小,部件受熱膨脹后變形均勻,擠壓機中心不易失調(diào),管子偏心很小
●按是否帶有獨立穿孔系統(tǒng),可將擠壓機分為單動式和復動式擠壓機。
單動式擠壓機特點:
①不帶獨立穿孔系統(tǒng)
②必須用空心管坯或特殊的模具
復動式擠壓機特點:
①帶獨立穿孔系統(tǒng)
②坯料既可用實心的也可以用空心的
●按傳動方式的不同,可將擠壓機分為機械式擠壓機和液壓式擠壓機。
機械式擠壓機特點:
①在負荷變化時易產(chǎn)生沖擊,速度的調(diào)節(jié)反應不夠靈敏,阻止過載的能力小并且難于大型化,所以應用較少。
液壓式擠壓機特點:
①運動平穩(wěn),過載的適應性較好,速度也較易調(diào)整,被廣泛采用。
●按傳動介質(zhì)的不同,可將擠壓機分為油壓機和水壓機。
油壓機特點:
①使用油作為傳動介質(zhì)
②油壓機易實現(xiàn)自動化,不需要泵站,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,
③擠壓速度不能太快,設備維修較復雜
④一般為單機使用,噸位較小
水壓機特點:
①使用乳化劑作為傳動介質(zhì)
②一次性投資大,需要水泵站系統(tǒng),占地面積大
③設備維修容易
④適用于大噸位、高速度、高壓的擠壓機,一般采用多臺擠壓機聯(lián)用
●按擠壓方法的不同,可將擠壓機分為正向擠壓機和方向擠壓機。
正向擠壓機特點:
①金屬流出方向與擠壓軸前進方向一致
②對設備無特殊要求,適用于任何擠壓設備
③有利于提高表面質(zhì)量
④可以得到任意外形的制品,只受擠壓筒內(nèi)徑、擠壓系數(shù)限制
⑤摩擦力大,消耗大約30%~80%的擠壓力
⑥擠壓過程不夠穩(wěn)定,變形不均,組織和力學性能不夠均勻
⑦軸向流動不均勻,內(nèi)部分層,形成缺陷
⑧壓余、縮尾等金屬損失較大
反向擠壓機特點:
①金屬流出方向與擠壓軸前進方向相反
②擠壓力低,可以用較高的擠壓系數(shù)擠壓難變形材料
③變形均勻,沿制品長度上的組織性能較均勻
④成品率較高,可采樣較大的錠坯,有利于提高效率
⑤要求擠壓筒移動,不是任何一臺擠壓機都能反向擠壓
⑥擠壓制品的表面質(zhì)量較低
⑦輔助時間較長,但錠坯大,壓余少,速度高,效率高
⑧擠壓制品的最大外接園直徑受空心擠壓軸強度的限制
液壓擠壓機構(gòu)成P201
3. 說明主柱塞的行程與擠壓機錠坯裝入方式的關(guān)系。
根據(jù)擠壓機裝入錠坯方式的不同,主柱塞的行程分為長行程和短行程兩種。
長行程:錠坯在擠壓軸與擠壓筒間裝入,(2.2—2.3)Lt
短行程:錠坯在擠壓筒與模座間裝入,或擠壓筒(軸)可移出,
(1.2—1.3)Lt
4.液壓擠壓機本體主要由哪幾部分組成?每一部分的作用是什么?
機架系統(tǒng):承受擠壓力
動梁系統(tǒng):一是在主柱塞向前推進時平衡主柱塞外伸部分的自重;二是利用動梁的導向位置控制擠壓軸的位置
主缸系統(tǒng):高壓液體作用在主柱塞端面,產(chǎn)生擠壓力;
擠壓筒系統(tǒng):
穿孔系統(tǒng):完成錠坯穿孔,由穿孔缸,穿孔柱塞,穿孔桿,穿孔棟梁,限位器,調(diào)程裝置
模座系統(tǒng):裝置模具的部件,承受和傳遞擠壓力
機座:支撐著擠壓機的各個部分,并提供活動橫梁和擠壓容室滑動的滑道。
5.說明梁柱結(jié)構(gòu)擠壓機機架的組成,各組成部分的作用。
●梁柱結(jié)構(gòu)機架由機座,橫梁,張力柱組成
●機座的作用:
由前機座、中間機座和后機座組成。后機座支撐后橫梁,中間機座通過導板支撐活動橫梁(穿孔橫梁),前機座支撐前橫梁,后橫梁與機座由固定鍵固定。前橫梁由上滑板支撐,它可以在上滑板上沿軸向滑動,也可以調(diào)整上滑板而相對機座作升降移動,還可以調(diào)整側(cè)向螺釘使它沿機座向左右移動。
橫梁的作用:
橫梁包括前橫梁和后橫梁。大型擠壓機的后橫梁是單獨鑄件,是擠壓機的主要受力部件之一。但在中、小型擠壓機上,有時把后橫梁和主缸制成一體,以利于加工和裝配。后橫梁用來安裝主缸、回程缸和穿孔缸。
張力柱的作用:
張立柱分為圓柱形張力柱和預應力張力柱,張立柱將前、后橫梁連為一體,組成一個剛性框架。在擠壓力的作用下,圓柱形張力柱將產(chǎn)生彈性變形,即張力柱發(fā)生微量的伸長,這時要求前橫梁必須能隨張力柱的伸長而沿軸向滑移。對于預應力張力柱,擠壓過程中的周期性應力只有傳統(tǒng)張應力柱結(jié)構(gòu)受力的一半左右。
框架結(jié)構(gòu)P210
液壓缸作用、擠壓機柱塞與缸有三種結(jié)構(gòu)、棒材擠壓機P213
6. 穿孔系統(tǒng)有幾種形式,各有什么特點。P213
●三種。內(nèi)置穿孔系統(tǒng)、后置穿孔系統(tǒng)、側(cè)置穿孔系統(tǒng)。
●內(nèi)置穿孔系統(tǒng)的特點:
設置在主柱塞的內(nèi)部,不需要與主柱塞隨動的行程,穿孔行程最短,只相當于擠壓筒的長度。由于穿孔缸是運動的,必須采用活動的高壓導管,密封和維護都比較麻煩。
后置穿孔系統(tǒng)的特點:
設置在擠壓機尾部。穿孔行程包括兩部分:一是等于主柱塞行程的隨動行程;二是穿孔針的真正行程。與內(nèi)置式相比,穿孔行程較長,擠壓管材時易產(chǎn)生偏心,機身也較長。它的優(yōu)點是動梁結(jié)構(gòu)簡單,穿孔系統(tǒng)檢查維修方便。
側(cè)置穿孔系統(tǒng)的特點:
兩個穿孔缸,對稱布置在主缸兩側(cè)。穿孔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較緊湊,使用維護也比較方便。在主缸后面需安裝有主柱塞及穿孔柱塞回程缸,故機身也很長。
擠壓工具、模座、余壓分離裝置、擠壓牽引裝置、料臺與冷床P214
雙重擠壓筒內(nèi)外套受力情況P222
7.高壓泵直接傳動和泵-蓄勢器傳動各有什么特點?其適應范圍?
●高壓泵直接傳動的特點:
擠壓速度決定于泵的流量,與工藝無關(guān),易于改變和控制,高壓液體的能量利用率高,壓力損失小。
適用范圍:
這種液壓機是每臺液壓機單獨配備高壓泵,中小型液壓機多為這種傳動形式。
●泵-蓄勢器傳動的特點:
高壓泵容量小,利用系數(shù)高,速度與變形抗力相關(guān),可達到較高的擠壓速度
適用范圍:
這種液壓機的高壓液體是采用集中供應的辦法,這樣可以節(jié)省資金,提高液壓設備的利用率。但需要高壓蓄能器和一套中央供壓系統(tǒng),以平衡低負荷和負荷商峰時對高壓液體的需要。這種形式在使用多臺液壓機的情況下,無論在技術(shù)或經(jīng)濟上都是合理可行的。
8.說明連續(xù)擠壓和連續(xù)鑄擠機的優(yōu)點和局限性,各適應生產(chǎn)何種產(chǎn)品?
●連續(xù)擠壓的優(yōu)點:
①可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),縮短工序,節(jié)省輔助時間,節(jié)約設備和占地面積
②制品長度不受限制,材料利用率高達95%,制品組織性能均勻性好
③可利用摩擦產(chǎn)生的熱量使坯料得到加熱,降低能耗
不足:
①對坯料清潔度要求高,對工模具耐磨性要求高
②工模具更換困難,制品的直徑受限制
應用:
鋁及軟鋁合金、銅及部分銅合金的擠壓生產(chǎn);坯料的形狀可以是桿狀、顆粒狀,也可以是熔融狀態(tài);制品種類包括管材、線材、型材,以及以鋁包鋼線為典型代表的包覆材料。
●連續(xù)鑄擠機的優(yōu)點:
①生產(chǎn)流程短、效率高、產(chǎn)品成品率高
②能耗低、設備占地面積小、投資少、見效快
③原料范圍廣、金屬實收率高
④合金品種廣, 制品長, 產(chǎn)品精度高
應用:
除可生產(chǎn)各種形式的管、棒、線、型材, 還可以生產(chǎn)復合材料和半固態(tài)材料。
?拉拔部分作業(yè)
對金屬坯料施以拉力,使之通過模孔以獲得與模孔尺寸、形狀相同的制品的塑性成形方法稱為拉拔。
鏈式擠壓機,雙鏈式相較于單鏈式優(yōu)點P233
●聯(lián)合拉拔機組成:
①軋頭機。軋頭機由具有相同輥徑并帶有一系列變斷面軋槽的兩對輥 子組成。兩對輥子分別水平和垂直地安裝在同一個機架上。
②預矯直裝置。機座上面裝有三個固定輥和兩個可移動的輥子,能適 應各種規(guī)格棒料的矯直。預矯直的目的是使盤料在進人機列之前變直。
③拉拔機構(gòu)。從減速機出來的主軸上設有兩個端面凸輪(相同的凸 輪,位置上相互差 180°)。
④矯直與剪切機構(gòu)。矯直機由 7 個水平輥和 6 個垂直輥組成,對拉拔 后的棒材進行矯直。在減速機的傳動軸上設有多片摩擦電磁離合器和端面 凸輪,架上裝有切斷用刀具,用于棒材定尺剪切。
??? ⑤拋光機。棒材通過導向板 3 進人第一對拋光盤,然后通過三個矯直 喇叭筒,再進入第二對拋光盤。拋光盤帶有一定的角度,使棒材旋轉(zhuǎn)前 進,拋光速度必須大于拉拔速度和矯直速度,一般拋光速度為拉拔速度的 1.4 倍。
●聯(lián)合拉拔機特點:
①機械化、自動化程度高,所需生產(chǎn)人員少,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率高;
②產(chǎn)品質(zhì)量好,表面粗糙度值可達 0.8,彎曲度可小于 0.02 mm/m;
③設備重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小;
④矯直部分和拋光部分不容易調(diào)整
⑤凸輪浸在油槽中,運轉(zhuǎn)中容易漏油。
圓盤拉拔機、倒立式圓盤擠壓機P237 V型槽輪拉拔機P240
拉線機分類 單模拉線機 絞盤P240
3.多模連續(xù)拉線機分為幾種類型?各自的主要特點是什么?
滑動式多模連續(xù)拉線機和無滑動式多模連續(xù)拉線機兩種類型,其中無滑動多模連續(xù)拉線機分為儲線式和非儲線式兩種,非儲線式無滑動多模連 續(xù)拉線機又分為活套式和直線式。
1.滑動式多模連續(xù)拉線機特點:
①總延伸系數(shù)大,拉拔速度快,生產(chǎn)率高,較易于實現(xiàn)機械化、自動化;
②空耗功率大,絞盤易受磨損,難于拉大尺寸線材。
③主要適用于圓斷面和異型線材的拉制;承受較大的拉力和表面耐磨 的低強度金屬和合金的拉制;塑性好,總加工率較大的金屬和合金的拉制; 能承受高速變形的金屬和合金的拉制。
2.無滑動多模連續(xù)拉線機特點
2.1.儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機特點:
①造價低,操作維修方便
②無滑動,線材和絞盤不易磨損
③線材在絞盤上停留時間長,冷卻效果好
④一個絞盤出故障,仍可工作一段時間
⑤滑輪較多,穿線復雜,輔助時間長
⑥彎曲扭轉(zhuǎn)次數(shù)多,制品可能扭轉(zhuǎn),不適于拉異型材
⑦拉拔速度慢(≤10m/s),產(chǎn)生張力,不適于拉拔細線;
2.2.非儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機
2.2.1.活套非儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機特點
①線材不發(fā)生扭轉(zhuǎn) ②采用直流電機驅(qū)動,無極調(diào)速,拉拔速度快
③電氣系統(tǒng)復雜,成本高
④對操作和維護要求高
⑤不適于拉拔大規(guī)格、高強度的高碳鋼絲
2.2.2.直線非儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機特點
絞盤之間線材不經(jīng)任何導輪而走直線。拉線機采用直流電動機驅(qū)動,無 極調(diào)速,自動保持各道次間金屬秒體積流量平衡。例如 MTR 型直線式拉線 機不會出現(xiàn) 180°反彎,且線材走線簡單,調(diào)速精度比普通直線式高,線材 冷卻好,拉拔速度快。
4.若生產(chǎn)下列線材,應選用哪種(或哪幾種)拉線機?為什么?
因為單模拉線機只拉拔一道次,結(jié)構(gòu)簡單,而且其容易制造,拉拔速度慢(0.1~3m/s),所以適用于粗拉大直徑圓線、型材、短料以及需要頻繁退火的線材。或者滑動式多模拉線機(除了塔形絞盤連續(xù)多模拉線機),適用于圓斷面和異型線材,但塔形適用于拉細線。
(2)滑動式多模連續(xù)拉線機:
延伸系數(shù)大;拉拔速度快,生產(chǎn)率高;較易于實現(xiàn)機械化、自動化。適用于承受較大的拉力和表面耐磨的低強度金屬和合金的拉制;適用于塑性好,總加工率較大的金屬和合金的拉制;不用圓盤形絞盤連續(xù)多模拉線機,因為圓盤形絞盤連續(xù)多模拉線機一般多用于生產(chǎn)粗線材和異型材。
(3)雙絞盤儲線式拉線機:
線材在張力下從一個絞盤以切線方向走至拉拔模,又從切線方向走向另一個圓盤,因此無扭轉(zhuǎn),因為在中間滑輪轉(zhuǎn)180°,所以不適合拉拔大規(guī)格的金屬線材?;钐资蕉嗄_B續(xù)拉線機也可以。因為這幾種拉線機均不會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),沒有180反彎,且拉拔速度均快,適合于異型細材無扭轉(zhuǎn)拉拔。
非儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機 非儲線式無滑動多模連續(xù)拉線機的拉拔絞盤和線材之間無滑動,其中 活套式拉線機走線路程簡單,線材不發(fā)生扭轉(zhuǎn),直線式拉線機絞盤不經(jīng)導輪 而走直線,也可以避免線材扭轉(zhuǎn)。
拉線機輔助裝置,收線機,冷卻系統(tǒng)P247
(1)大直徑線材,異型線材;
單模拉線機生產(chǎn)大直徑線材:只拉拔一道次,結(jié)構(gòu)簡單,容易制造,拉拔速度慢,0.1~3m/s,生產(chǎn)率低,占地面積大,粗拉大直徑
圓線、型材及短料需頻繁退火的線材。
臥式圓盤形絞盤連續(xù)多模拉線機生產(chǎn)異形線材:絞盤軸線水平布置,絞盤下部浸在潤滑液中,模子通過線材帶出的潤滑液潤滑,目前大都采用噴油潤滑,穿模、測量線徑方便,主要生產(chǎn)粗線或異形線材。
滑動式多模連續(xù)拉線機都可以生產(chǎn)表面耐磨、塑性好的細線。
臥式塔形絞盤連續(xù)多模拉線機生產(chǎn)表面耐磨、塑性好的細線和極細線材:是滑動式拉線機中應用最廣泛的一種,它主要用于拉細線
雙絞盤儲線拉線機:線材在張力作用下從一個絞盤以切線方向走至拉拔模,又從切線方向走向另一個絞盤,線材無扭轉(zhuǎn)。
活套式拉線機:線材不發(fā)生扭轉(zhuǎn),采用直流電機驅(qū)動,無極調(diào)速,拉拔速度快。
總結(jié)
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