Обоснование выбора материала, его основные свойства

Реферат

Дипломный проект 92 с., 17 рис., 27 табл., 10 формул, 20 источников.

Ключевые слова: ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ТОНКОСТЕННАЯ КОНСТРУКЦИЯ, КОРПУС, АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ АМц, ПАЙКА В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, ПРИПОЙ СИЛ-1С, ФЛЮС ФПА–1.

Приведены основные особенности высокотемпературной пайки корпуса из алюминиевого сплава АМц припоем СИЛ-1С. Показано, что применение припоя СИЛ-1С в паре с флюсовой пастой ФПА–1 позволяет получить паяное соединение, удовлетворяющее требованиям к изделию. Разработан директивный технологический процесс сборки и пайки изделия. Проведен выбор оборудования и предложена конструкция технологической оснастки.

В экономической части дипломного проекта приведен анализ технологической себестоимости изделия, изготовленного по базовому и предлагаемому варианту, расчеты капитальных затрат и экономического эффекта, а так же определена минимальная программа выпуска изделий.

В экологической части данной работы определены опасные и вредные производственные факторы, сопровождающие процесс изготовления изделия, а так же предложены меры по их устранению. Приведены расчеты бортовых отсосов травильных ван и вытяжного зонта.

Оглавление

Введение.............................................................................................................. 6

1 Технологическая часть..................................................................................... 8

1.1 Описание изделия и осовные требования к конструкции...................... 8

1.2 Обоснование выбора материала, его основные свойства...................... 9

1.3 Обоснование выбора припоя и флюса................................................. 12

1.4 Оценка паяемости материала................................................................ 14

1.4.1 Взаимодействие сплава АМц с кислородом................................ 15

1.4.2 Адсорбция влаги на поверхности сплава.................................... 20

1.4.3 Подготовка сплава АМц перед пайкой........................................ 22

1.4.4 Способность припоя к смачиванию, растеканию по алюминию и ее сплавам и затеканию в зазор ................................................................................. 23

1.4.5 Взаимодействие припоя с паяемым металлом............................. 26

1.4.7 Выводы из оценки паяемости сплава АМц.................................. 27

1.5 Исследовательская часть....................................................................... 28

1.5.1 Механические испытания паяных соединений............................ 28

1.5.2 Фрактографическое исследование паяного соединения.............. 34

1.5.3 Металлографические исследования паяного соединения........... 36

1.5.4 Выводы по исследовательской части........................................... 40

1.6 Выбор способа пайки............................................................................ 41

1.7 Выбор оборудования и разработка технологической оснастки......... 42

1.7.1 Выбор оборудования для прихватки.......................................... 42

1.7.2 Выбор оборудования для пайки.................................................. 45

1.7.3 Разработка оснастки для сборки и прихватки............................ 47

1.7.4 Разработка оснастки для пайки.................................................... 48

1.8 Методы контроля паяного соединения................................................. 49

1.8.1 Дефекты паянных соединений...................................................... 49

1.8.2 Способы контроля качества паяных изделий............................. 51

1.9 Разработка технологического процесса............................................... 55

1.10 Выводы по технологической части дипломного проекта.................. 60

2 Экономическая часть дипломного проекта................................................... 61

2.1 Анализ затрат по статьям расхода ....................................................... 62

2.2 Расчет капитальных затрат .................................................................. 72

2.3 Расчет экономического эффекта в сфере производства изделия по предлагаемой технологии или с использованием предлагаемого в дипломном проекте усовершенствования.................................................................................... 72

2.4 Определение эффективности дополнительных капиталь- ных затрат 73

2.5 Определение срока окупаемости дополнительных капитальных вложений 73

2.6 Определение минимальной программы выпуска изделий, меньше которой использование предлагаемого усовершенствования экономически нецелесообразно...................................................................................................................... 74

2.7 Выводы по организационно-экономической части дипломного проекта 75

3 Экологическая часть...................................................................................... 77

3.1 Введение................................................................................................. 77

3.2 Комплексный анализ условий труда..................................................... 77

3.3 Расчетная часть...................................................................................... 81

3.3.1 Расчет бортовых отсосов.............................................................. 82

3.3.2 Расчеты вытяжного зонта............................................................. 85

3.4 Выводы по экологической части дипломного проекта........................ 88

Общие выводы по дипломному проекту.......................................................... 90

Литература........................................................................................................ 91

Введение

Пайка — процесс соединения материалов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивают паяемые поверхности и при кристаллизации образуют паяный шов.

В отличие от сварки плавлением пайка может быть осуществлена при любых температурах, лежащих ниже температуры плавления основного металла. Одним из преимуществ пайки является возможность соединения в единое целое за один прием множества заготовок, составляющих изделие. Поэтому пайка, как ни один другой способ соединения, отвечает условиям массового производства. Она позволяет соединять разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, графитом и другими неметаллическими материалами, что невозможно или весьма трудно осуществить сваркой.

Поскольку при пайке не происходит расплавления кромок паяемых деталей, то при использовании этого способа соединения проще сохранить в процессе изготовления требуемую форму и размеры изделия. Применяя низкотемпературную пайку, удается сохранить неизменной структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важным преимуществом пайки является разъемность паяных соединений, что делает ее незаменимой при монтажных и ремонтных работах в радио- и приборостроении.

Пайка является перспективным технологическим процессом, значение которого будет возрастать с расширением применения легированных сталей, специальных сплавов, неметаллических и композитных материалов в народном хозяйстве. Этот прогресс будет идти как по линии разработки новых видов пайки, припоев, флюсов, газовых сред, способов нагрева, средств механизации и автоматизации, так и по линии раскрытия природы пайки и выявления не известных еще возможностей этого технологического процесса.[1]

В рамках данного дипломного проекта проводится исследование и разработка технологического процесса изготовления корпуса из алюминиевого сплава АМц с применением операции пайки. Данный технологический процесс разрабатывается с целью замены менее производительного и более материалоемкого процесса изготовления изделия механообработкой.

Технологическая часть

1.1 Описание изделия и осовные требования к конструкции

Изделие представляет собой корпус для крепления на нем печатных плат и предназначен для использования в качестве несущей конструкции бортовой аппаратуры летательных аппаратов. Схематичное изображение корпуса представлено на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Схематичное изображение корпуса: 1 – стенка; 2 – стенка; 3 – пластина.

Исходя из назначения изделия к нему предъявляются следующие требования:

1) Достаточная прочность (не менее 70 МПа);

2) Малая масса;

3) Возможность работы в интервале температур: ±50°С;

4) Коррозионная стойкость;

5) Виброустойчивость;

6) Электропроводность.

Обоснование выбора материала, его основные свойства

Требованиям, предъявленным к корпусу, в наибольшей степени удовлетворяют алюминиевые сплавы, в частности сплав АМц, который сочетает в себе высокую коррозионную стойкость, обусловленную образованием на поверхности сплава плохо растворимой оксидной плёнки, хорошую пластичность, достаточные механические свойства и небольшую плотность, определяющую небольшой вес корпуса.

Температура солидуса Т_с = 630 °С

Температура ликвидуса Т_л = 657°С

Сплав АМц не упрочняется термической обработкой и относится к деформируемым алюминиевым сплавам.

Этот сплав применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой и сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для масла и бензина, радиаторы тракторов и автомобилей, сварные бензобаки), а так же для заклёпок, корпусов и мачт судов, узлов лифтов и подъёмных кранов, рам транспортировочных средств и др.[2]

АМц относится к алюминиевым сплавам, где основным легирующим элементом является марганец (сплавы системы Al – Mn: рис. 1.2). Полный химический состав сплава представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав сплава АМц[3]

Марганец снижает электросопротивление алюминия. Также добавка марганца в алюминий увеличивает прочность сплава либо посредством упрочнения твердого раствора, либо путем образования дисперсных интерметаллических фаз без снижения коррозионной стойкости. Растворимость марганца в твердом алюминии в присутствии обычных примесей очень ограниченна, но при литье в водоохлаждаемую изложницу марганец удерживается в твердом растворе, так что большая часть вводимого в сплав марганца, по существу, остается в твердом растворе даже в крупногабаритных слитках.

Рисунок 1.2 - Диаграмма состояния Al-Mn

В качестве добавки марганец используется для повышения прочности и регулирования микроструктуры (рис. 1.3). Влияние марганца проявляется в повышении температуры рекристаллизации и создании благоприятных условий для образования волокнистой микроструктуры при горячей деформации. Частицы марганцовистых дисперсоидов замедляют процесс рекристаллизации и препятствуют росту зерен.

Марганец используют также для корректировки формы игольчатых или пластинчатых выделений фазы, содержащей железо, и ослабления охрупчивающего влияния этих частиц. [4]

Структура сплава АМц состоит из α-твердого раствора и вторичных выделений фазы MnAl₆, переходящих в твердый раствор при повышении температуры. В присутствии железа вместо MnAl₆ образуется сложная тройная фаза (Mn, Fe) Al₆, практически нерастворимая в алюминии, поэтому сплавы типа АМц не упрочняются термической обработкой. В отожженом состоянии они обладают высокой пластичностью и низкой прочностью. Пластическая деформация упрочняет эти сплавы почти в два раза. Сплав АМц используют в нагартованном и полунагартованном состояниях.

Рисунок 1.3 - Влияние марганца на механические свойства алюминия

Однако применение наклёпа ограничено из-за резкого снижения пластичности сплава, поэтому его используют в отожженном (мягком) состоянии. Сплавы типа АМц отжигают при 350 — 420°С.

Физические и механические свойства сплава АМц представлены в таблицах 1.2 – 1.5.

Таблица 1.2 - Физические свойства сплава АМц [3]

Таблица 1.3 - Механические свойства сплава АМц при 20°С [3]

7026,5

7026,5

7026,5

Таблица 1.4 - Механические свойства сплава АМц при высоких температурах [3]

3

3

3

Таблица 1.5 - Механические свойства сплава АМц при низких температурах [3]

25

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: