Паяные соединения и их сборка.

Паяние (пайка) — процесс соединения двух или более металли­ческих частей в единое целое при помощи расплавленного метал­ла или сплава — припоя. Припой имеет более низкую температу­ру плавления по сравнению с температурой плавления металла соединяемых частей. Этим методом получают неразъемные соеди­нения как из однородных, так и из неоднородных металлов. Со­единение происходит без расплавления кромок соединяемых де­талей. Процесс пайки состоит из прогрева соединяемых частей до температуры плавления припоя, его расплавления, растекания припоя и заполнения зазора (шва) между соединяемыми частями под воздействием капиллярных сил с последующим диффундиро­ванием (проникновением) в материал соединяемых частей и кристаллизацией паяного шва.

Поверхности соединяемых частей перед пайкой должны быть тщательно зачищены и обезжирены. Очистку соединяемых по­верхностей производят при помощи карцовочных щеток, напиль­ников или шаберов, а их обезжиривание — различными раство­рителями (бензин, ацетон, уайт-спирит и т.п.). Перед пайкой по­верхности соединяемых частей следует подвергнуть травлению, например соляной кислотой, в целях удаления оксидной пленки. В процессе пайки взаимное положение соединяемых частей относи­тельно друг друга следует зафиксировать. Для этого используют струбцины или обвязку мягкой (отожженной) стальной проволокой.

Иногда в процессе пайки может наблюдаться следующее явле­ние: припой превращается в шарик, вместо того чтобы растекать­ся по всему месту пайки и заполнять стык между соединяемыми частями изделия. Это явление обусловливается различными при­чинами, чаще всего силами поверхностного натяжения. Иногда причиной недостаточного смачивания является большое различие между структурами припоя и основного металла, а также наличие оксидных пленок и загрязнения на поверхности припоя или сое­диняемых пайкой частей изделия.

Поверхность металлических деталей всегда имеет микронеров­ности, невидимые невооруженным глазом, которые образованы следами предшествующей обработки.

Припой в расплавленном состоянии должен заполнять все эти микронеровности.

Для предупреждения образования оксидной пленки в процессе нагрева применяют специальные вещества — флюсы, которые также обеспечивают повышение смачиваемости припоем поверх­ностей соединяемых частей изделия, а следовательно, и лучшее за­полнение шва расплавленным припоем.

Для выполнения этих задач флюсы должны удовлетворять сле­дующим требованиям:

  • рабочая температура припоя и температура действия флюса должны быть согласованы между собой. Темпе­ратура, при которой флюс растворяет оксиды, должна быть несколько ниже рабочей температуры припоя;
  • скорость растворения оксидов должна быть выше, чем скорость пайки;
  • пайка должна производиться достаточно быстро, чтобы помешать появлению новых оксидов;
  • флюсы должны иметь низкую вязкость и умеренное по­верхностное натяжение;
  • флюсы должны полностью отшлаковывать загрязнения и отводить их из зоны пайки, так как в противном слу­чае вязкий слой шлака будет снижать активность при­поя и препятствовать активному действию флюсующих веществ на поверхность металла.

В зависимости от назначения выполняемого соединения разли­чают два типа припоев: мягкие (с температурой плавления 80… 300 °C) и твердые (с температурой плавления 700… 1 000 °C) на основе медно-цинковых и серебряных сплавов.

Паяние мягкими припоями.

Мягкие припои, применяемые при паянии, представляют собой сплав легкоплавких металлов на осно­ве олова и свинца. Оловянно-свинцовые припои обозначают бук­вами ПОС (припой оловянно-свинцовый) и цифрами, показываю­щими содержание олова в припое в процентах. Процентное со­держание олова в припое определяет область его применения.

Мягкие припои изготавливают в виде прутков, проволоки или трубки, заполненной флюсом, масса которого составляет прибли­зительно 5 % массы припоя.

Прежде чем приступить к паянию необходимо тщательно под­готовить поверхности соединяемых частей заготовки под паяние. Подготовка поверхности осуществляется очисткой поверхности от грязи и коррозии шабером, надфилем или напильником до метал­лического блеска. Абразивная шкурка для очистки поверхности не применяется, так как содержащийся в ней клей сильно загрязняет поверхность пайки. При паянии заготовок из листовой стали ме­сто спая протравливают 20%-ным раствором соляной кислоты. Со­единяемые поверхности плотно пригоняют друг к другу, используя такие операции слесарной обработки, как гибка, правка и опили­вание. Некоторые варианты паяных швов, подготовленных к пая­нию, показаны на рис. 1. При помощи кисточки на место спая наносят тонкий слой жидкого флюса. При использовании твердо­го флюса поверхность паяния предварительно прогревают паяль­ником.

Флюсы, применяемые при паянии мягкими припоями, облада­ют способностью очищать место спая от оксидов, предотвращают образование оксидов в процессе пайки и снижают поверхностное натяжение припоя, обеспечивая его лучшую текучесть и более ка­чественное заполнение зазора между соединяемыми пайкой ча­стями заготовки. В качестве флюсов при пайке мягкими припоями используют хлорид цинка, нашатырный спирт, канифоль, стеарин, паяльную пасту, а в ряде случаев раствор соляной кислоты. Состав флюса выбирается в зависимости от материала соединяемых ча­стей заготовки.

Рис. 2.1. Виды швов:
а — прямой; б — внакладку; в — ступенчатый встык; г — прямой встык; д — встык с накладками; е — враструб
Рис. 2. Паяльник непрерывного нагрева:
а — газовый; б — бензиновый; 1 — рабочая часть; 2 — стержень; 3 — хомутик; 4 — горелка; 5,9 — краны; 6 — рукоятка; 7,8 — штуцеры; 10 — сопло; 11 — бензиновая горелка; 12 — рукоятка-резервуар

Соединяемые части заготовки должны располагаться таким об­разом, чтобы шов находился сверху. Как только место, к которому прикасается паяльник, прогревается и припой начинает плавиться и растекаться, паяльник без отрыва от шва перемещают, давая возможность припою заполнить зазор в шве между соединяемы­ми частями заготовки. Припой следует наносить тонким равно­мерным слоем без припусков. После окончания пайки выступаю­щие над швом приливы удаляют напильником, а поверхность за­чищают наждачной шкуркой.

В зависимости от требований, предъявляемых к соединяемым паянием мягкими припоями частям заготовки, паяные швы под­разделяются на три группы:

  • прочные — необязательно герметичные, но обязательно обладающие определенной механической прочностью;
  • плотные — сплошные швы, имеющие гарантированную герметичность, не допускающую протекания различных веществ;
  • плотнопрочные — обладающие и прочностью, и герме­тичностью.

Инструменты для паяния мягкими припоями.

Основным ин­струментом для выполнения паяных швов является паяльник. В зависимости от способа нагрева рабочей части паяльника различают паяльники периодического нагрева, паяльники постоянного на­грева с использованием газовых или бензиновых нагревательных устройств и электрические паяльники, у которых рабочая часть нагревается электрическим током.

Паяльники периодического нагрева бывают двух типов: прямые и угловые (молотковые). Разогрев паяльника осуществляется при помощи паяльной лампы или в кузнечном горне. Перед нагревом носок паяльника зачищается, а после нагрева очищается от оксидов, на него наносится флюс (жидкий или твердый) и облуживается.

Паяльники непрерывного нагрева (газовые или бензиновые) (рис. 2) обеспечивают постоянный нагрев рабочей части паяль­ника соответственно газовой или бензиновой горелкой.

Электрические паяльники (рис. 3) получили наиболее широ­кое распространение благодаря высокой надежности и простоте действия. Они выпускаются двух типов: прямые и угловые. Очи­щение носка таких паяльников от оксидов осуществляется соот­ветствующим применяемому припою флюсом.

Рис. 3. Электрический паяльник:
a — прямой: 1 — электрический шнур; 2 — электрическая вилка; 3 — рабочая часть; 4,7 — хомутики; 5 — кожух; 6 — нагревательный элемент; 8 — стержень; 9 — руко­ятка;
б — угловой

Правила выполнения работ при пайке мягкими припоями электрическим паяльником.

При пайке мягкими припоями электрическим паяльником необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Перед процессом паяния необходимо проверить исправность паяльника, а также электропровода и электрической вилки.
  2. Следует обеспечить плотное прилегание друг к другу соеди­няемых пайкой частей заготовки,
  3. Необходимо протравливать очищенное место спая раствором соляной кислоты и покрывать слоем флюса.
  4. Паяние следует выполнять только хорошо прогретым и залу­женным паяльником.
  5. Запрещается перегревать паяльник. При перегреве и сгора­нии полуды на рабочей части паяльника необходимо зачистить его носок и вновь облудить на прутке припоя.
  6. При паянии длинного шва следует использовать прутковый припой, подводя его к месту паяния и перемещая вместе с паяль­ником.
  7. Проверку качества паяния следует осуществлять:
  8. внешним осмотром, не допуская непропаянных мест, «корявого» шва, наплывов припоя на шве;
  9. на герметичность (пропаянные сосуды);
  10. перегибом (спаянные заготовки на механическую проч­ность) .
  • внешним осмотром, не допуская непропаянных мест, «корявого» шва, наплывов припоя на шве;
  • на герметичность (пропаянные сосуды);
  • перегибом (спаянные заготовки на механическую проч­ность).

Паяние твердыми припоями.

Паяние твердыми припоями обе­спечивает более прочное соединение спаиваемых частей заготов­ки. Высокая пластичность и ковкость припоя, глубоко проникаю­щего в основной металл, позволяет выдерживать значительные механические напряжения в спаиваемых местах при последующей обработке полученных заготовок как методами резания, так и мето­дами пластического деформирования (прокат, гибка, ковка и т.п.).

Подготовка места спая к паянию. Вследствие того, что при­пой и материал заготовки имеют значительно меньшую разность температур плавления, этот способ паяния требует выполнения подготовительных операций в большем объеме, чем при паянии мягкими припоями.

Очистка поверхности. Все, что было сказано об очистке по­верхностей при подготовке к пайке мягкими припоями, справед­ливо и по отношению к подготовке поверхностей к пайке тверды­ми припоями. Необходимо обеспечить абсолютную чистоту того места, где будет производиться паяние. Весьма отрицательное влияние на успешность паяния оказывают не только оксидные пленки, но и жировые и масляные загрязнения на поверхности за­готовки, поэтому они должны тщательно удаляться.

Пригонка. Все соединяемые паянием части заготовки, в кото­рых возможны остаточные напряжения в результате предшеству­ющей обработки, должны быть отожжены, так как в противном случае может возникнуть перекос соединяемых паянием частей заготовки, что может привести к неполному заполнению места спая припоем. Все спаиваемые пустотелые детали должны иметь отверстия для выхода воздуха, так как при нагреве может прои­зойти вспучивание или разрыв поверхности соединяемых частей изделия. При паянии твердым припоем должен быть выдержан определенный зазор между соединяемыми частями заготовки для его заполнения расплавленным припоем. Величина этого зазора не должна превышать 0,2 мм.

Фиксация заготовок. Если при паянии мягкими припоями, как правило, обходятся без стационарной фиксации взаимного по­ложения соединяемых заготовок и вполне достаточно их удержи­вания пинцетом или другими ручными фиксаторами, то при пая­нии твердыми припоями, когда процесс нагрева требует достаточ­но большого временного интервала, заготовки следует надежно крепить во взаимном расположении друг к другу. Такое крепление целесообразно осуществлять приспособлениями, оснащенными фиксирующими устройствами и слабоотводящими теплоту от сое­диняемых заготовок в процессе нагрева. К материалам, наиболее часто используемым в таких устройствах при паянии твердыми припоями, относятся уголь и асбест.

Одним из способов фиксации соединяемых заготовок является обвязывание проволокой. Для обвязывания заготовок пользуются стальной отожженной проволокой диаметром 0,2 …0,5 мм. При ис­пользовании обвязочной проволоки следует учитывать следующие ее недостатки:

  • стальная проволока при нагревании расширяется значи­тельно меньше, чем фиксируемые ею заготовки;
  • при нагревании железная окалина может восстановить­ся, что приведет к диффузии железа в металл соединяе­мых заготовок (при паянии цветных металлов и спла­вов), поэтому изменятся физико-механические свойства соединяемых заготовок. Помимо того, возможно прива­ривание обмоточной проволоки к поверхности соеди­няемых заготовок;
  • при местном нагреве проволока подвергается пережогу и может полностью перегореть, тогда фиксирующее действие проволоки преждевременно прекращается. Обвязывание заготовок проволокой, как правило, тре­бует больших затрат времени, поэтому во всех возмож­ных случаях связывание заготовок проволокой целесо­образно заменять закреплением заготовок зажимами.

Нанесение флюса и припоя. При пайке твердыми припоями флюсы выполняют ту же функцию, что и при пайке мягкими при­поями. Выбор флюса зависит от материала соединяемых заго­товок.

К твердым припоям относятся медно-цинковые (ПМЦ) и сере­бряные (ПСр). В обозначении марок припоев цифры показывают процентное содержание меди или серебра. Твердый припой выби­рают в зависимости от материала соединяемых заготовок.

Инструменты для нагрева места спая. Нагрев заготовок при паянии твердыми припоями осуществляется газовыми и бен­зиновыми горелками, в муфельных печах, соляных ваннах, токами высокой частоты, а также в электрических контактных машинах. Для создания газового и бензинового пламени используют специ­альные устройства — горелки. Применение бензиновых и кероси­новых паяльных ламп при паянии твердыми припоями нецелесо­образно в связи с тем, что они не обеспечивают равномерного на­грева припоя и заготовки.

Основные правила паяния твердыми припоями. При паянии твердыми припоями необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Перед процессом паяния необходимо проверить работоспо­собность и исправность источника нагрева места спая.
  2. Следует проверить качество очистки места спая, плотность пригонки спаиваемых поверхностей, а также прочность крепле­ния к месту пластин припоя.
  3. Необходимо протравливать место пайки раствором соляной кислоты.
  4. Следует соблюдать рациональную технологию паяния:
  • припой или место спая с прикрепленной пластиной при­поя нужно нагреть в пламени горелки или в муфельной печи до температуры, близкой к температуре плавления припоя;
  • припой следует расположить в месте спая, обильно по­сыпать или смазать его флюсом и продолжать разогрев места спая до полного расплавления припоя и заполне­ния им швов паяного соединения.

5. Качество паяния следует проверить:

  • визуально — на отсутствие непропаянных мест;
  • на прочность — легким простукиванием спаянных мест о твердый предмет — на отсутствие трещин.

Правила безопасности труда при паянии. При паянии необ­ходимо выполнять следующие правила безопасности:

  1. Запрещается пользоваться неисправными инструментами и приспособлениями.
  2. Запрещается прикасаться к неисправным инструментам и нагретым частям инструмента для паяния.
  3. Нельзя наклоняться близко к месту паяния.
  4. Работу следует выполнять под вытяжным колпаком.
  5. Для удерживания спаиваемого изделия необходимо исполь­зовать плоскогубцы или кузнечные клещи.
  6. При пайке тугоплавкими припоями нужно работать в рука­вицах и очках.
  7. Следует тщательно мыть руки с мылом после окончания ра­бот.

Специальные методы паяния.

Паяние соединения при помощи паяльника до настоящего времени остается наиболее распростра­ненным способом пайки при выполнении монтажных соединений, однако производительность этого способа невелика. Более производительной является низкотемпературная пайка погружением в расплавленный припой. Паяние таким способом выполняется на специальных установках, на которых смонтированы ванны с флю­сом и расплавленным низкотемпературным (мягким) припоем. За­готовки предварительно очищают и обезжиривают, далее погру­жают сначала в ванну с флюсом, а затем с расплавленным припо­ем, после чего вынимают и охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Заданную температуру припоя контролируют и поддерживают при помощи специального устройства с термопарой, помещенно­го в ванну, Кроме описанного метода паяния для улучшения качества пая­ных соединений применяют пайку в защитных газах, вакууме и активной газовой среде. Основная особенность этих методов пая­ния состоит в том, что они выполняются без применения флюсов, так как среда, окружающая заготовки в процессе паяния, препят­ствует образованию оксидых пленок.

Подготовка деталей к сборке.

Подготовка деталей к сборке обычно состоит из пригоночных работ, очистки и мойки.

Пригоночные работы. Поступающие на сборку детали по точ­ности изготовления не всегда соответствуют требованиям, предъ­являемым к точности и характеру их соединений. Поэтому для обеспечения точности соединения и соответствующего сопряже­ния соединяемых деталей требуется выполнение различных при­гоночных работ, которые выполняют либо вручную, либо с использованием механизированного инструмента, приспособлений или стационарного оборудования. Процесс пригонки разбивают на два этапа:

  • определяют погрешность геометрических размеров и формы поступивших на сборку деталей, используя уни­версальные или специальные измерительные средства;
  • производят снятие лишнего слоя материала, выбирая способ обработки в зависимости от значения погрешно­сти и требований к точности пригонки и шероховатости поверхностей сопряжения.

Для определения способа обработки рекомендуется использо­вать данные табл. 1.

Вид пригоночной работыRz, мкмRa, мкмКвалитеты точности
Сверление 25… 10 10—13
Зенкерование черновое 25 6,3 9—12
Зенкерование чистовое6,3…0,48 — 9
Развертывание6,3…0,48—9
Развертывание тонкое3,2…0,16—7
Шабрение чистовое1,256—7
Шабрение тонкое0,63…0,325—6
Шлифование предварительное 6,3…0,48—9
Шлифование чистовое3,2…0,26—7
Притирка0,8.„0,15—6
Таблица 1. Шероховатость и точность поверхностей сопряжений, обеспечиваемые различными видами пригоночных работ.

Если выполнение пригоночных работ не требуется, то сразу по­сле поступления на сборку детали должны быть очищены от смаз­ки и грязи. Очистка деталей перед сборкой — одно из условий ее высокого качества и обеспечения безаварийной долговременной работы собранного механизма. Очистка важна не только для сопрягаемых, но и для свободных поверхностей, которые в последу­ющем подлежат окраске или гальваническому покрытию.

Очистка. Очистка обычно производится механическим путем и заключается в удалении загрязнений, антикоррозионной смазки, продуктов окисления, окалины и т.д. В качестве инструментов для очистки применяют скребки или ручные и механизированые щет­ки. При незначительном загрязнении деталей для очистки можно использовать обдув струей сжатого воздуха. Обдув сжатым возду­хом целесообразно производить перед каждой сборочной опера­цией после удаления загрязнения скребком или щеткой. Особенно тщательно следует очищать отверстия, пазы и полости, в которых чаще всего скапливаются пыль, грязь и остатки стружки от пред­шествующей механической обработки. Обдув сжатым воздухом производится при помощи специального наконечника (рис, 1, а), который соединен с системой центральной разводки сжатого воз­духа при помощи гибкого шланга. Подача сжатого воздуха произ­водится через сопло 3 при открытом клапане 2. Открытие клапана происходит при нажатии на курок 1. Для предупреждения травма­тизма при обдуве на наконечник устанавливают специальный от­ражатель (рис. 1, б). После очистки детали перед сборкой целесообразно промыть.

Рис. 1.1. Наконечник для обдувки деталей сжатым воздухом;
а — устройство наконечника: 1 — курок; 2 — клапан; 3 — сопло;
б — наконечник с отражателем .

Мойка. Промывка деталей обе­спечивает удаление незначитель­ных загрязнений и жировых пле­нок с поверхностей деталей. В ходе мойки применяют специальные моющие средства.

Мойка деталей может осуществляться несколькими способами: химическим, электрохимическим, ультразвуковым, с использова­нием электрогидравлического эффекта.

Химическая мойка осуществляется в специальных моечных машинах и включает в себя следующие этапы (условно):

  • механическое очищение за счет воздействия частиц пе­ремещающейся жидкости;
  • смачивание поверхности детали;
  • абсорбирование загрязнения;
  • смыв.

Все эти воздействия на деталь осуществляются одновременно. На качество очистки большое влияние оказывает состав моющего раствора.

В качестве таких растворов применяют органические раство­рители: керосин, бензин, спирт, уайт-спирит, ацетон. Возможно также применение водных растворов щелочей и синтетических поверхностно-активных веществ.

Электрохимическая мойка осуществляется механическим и химическим воздействием на деталь потока жидкости, а так­же катодной поляризацией детали. Перемещение электролита в ванне для интенсификации очистки происходит подачей в нее свежего электролита по специально проложенному трубо­проводу.

Ультразвуковая мойка применяется в тех случаях, когда тре­буется особенно тщательная очистка деталей собираемого узла. Сущность ультразвуковой мойки заключается в том, что в моющей среде возбуждаются ультразвуковые колебания, а возникающие в результате этого ударные волны обеспечивают интенсивное раз­рушение загрязняющего слоя.

После ультразвуковой очистки детали промывают в горячей и холодной воде, а затем просушивают.

Мойка с использованием электрогидравлического эффекта, возникающего при импульсных искровых разрядах, в настоящее время находится в стадии экспериментальной разработки.

Выбор способов очистки и мойки деталей, поступающих на сборку, зависит от вида и интенсивности загрязнения.

Наиболее распространенными видами загрязнений являются:

  • дорожно-почвенные. Эти загрязнения могут появляться в процессе длительного хранения и транспортирования деталей, они содержат дорожную грязь, растительные остатки и масляно-грязевые отложения. Такие загрязне­ния удаляют сначала проволочными щетками и вето­шью, а затем промывают одним из приведенных ранее способов;
  • остатки смазочных материалов. Остатки смазочных ма­териалов, образующиеся на поверхностях деталей, тре­буют тщательной очистки в основном ветошью с после­дующей не менее тщательной промывкой;
  • лаковые пленки. Это особый вид углеродистых отложе­ний, возникающий в результате термического окисле­ния тончайших масляных слоев. Масло, попадая на на­гретую поверхность детали в виде тонкой пленки, может выделять очень мелкие углеродистые частицы (прибли­зительно 1 мкм), которые служат исходным материалом для лаковой пленки. Такие пленки удаляют мойкой дета­лей в растворяюще-эмульгирующих средах с последую­щей механической очисткой;

• абразивные и механические частицы. Такие частицы по­являются на деталях в процессе их изготовления. Эти загрязнения удаляют механической очисткой с последу­ющим обдувом сжатым воздухом и мойкой. Помимо загрязнений на поверхностях деталей могут находиться продукты коррозии, образующиеся при длительном хранении в ре­зультате химического и электрохимического разрушений металла.

Как снизить затраты на обработку с ЧПУ?

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это производственный процесс, в котором запрограммированное компьютерное программное обеспечение диктует движение инструмента и механизмов. Станки с ЧПУ бывают разных форм, наиболее распространенными являются 3-, 4- и 5-осевые станки с ЧПУ. С каждой дополнительной осью свободы увеличивается сложность деталей, которые могут быть изготовлены. Мы рассмотрим эти 3 типа станков с ЧПУ далее в этой статье.

Введение.

С начала 1900-х годов традиционные методы производства были заменены машинами. Работа, которая раньше требовала квалифицированного труда для управления отдельными станками для каждого процесса, такими как токарный станок, сверлильный станок, фрезерный станок и т.д., теперь может быть выполнена с помощью одного станка с ЧПУ, программируемого компьютером. В производстве с ЧПУ станки управляются с помощью числового программного управления (ЧПУ), при котором для управления объектом задается программа.

Сегодня обработка на станках с ЧПУ стремительно набирает популярность в промышленности, поскольку все больше предприятий переходят на автоматизированный рабочий процесс, заменяя ручной труд машинами и человекоподобными роботами. Это привело к росту спроса на детали, обработанные по индивидуальному заказу. Однако эти заказные работы несут с собой целый ряд проблем, которые многие компании не учитывают до тех пор, пока с ними не столкнутся машинисты. Мы собрали в этой статье некоторые из наиболее распространенных проблем, чтобы помочь вам подумать, прежде чем обращаться в машиностроительные предприятия со своими уникальными идеями.

Предполагается, что заказные детали — это детали, которые уникальны и, следовательно, их количество невелико. Они могут быть или не быть очень сложными.

Более высокие затраты на настройку.

Логично, что детали с меньшим количеством заказов (< 10 штук) будут стоить дороже в пересчете на штуку по сравнению с заказами большого объема. Основная причина этого — первоначальные затраты на настройку. Все механические цеха имеют фиксированную ставку не только на работу станков, но и на каждую переналадку, необходимую в процессе обработки. Давайте проиллюстрируем это на примере.

Например, одна деталь, требующая обработки двух отдельных граней, потребует двух отдельных переналадок на обычном 3-осевом станке с ЧПУ (наиболее распространенный вариант). Если предположить, что каждая переналадка стоит $40, а стоимость работы — $40, то для одной детали общая стоимость составит $120. Теперь рассмотрим, если эту же деталь необходимо изготовить в количестве 10 штук. Общая стоимость двух переналадок и работы остается на уровне $120, поскольку каждый из 10 блоков может быть загружен в то же приспособление, что и для первой детали. Даже если к каждой из 10 деталей будет применена плата за обработку в размере $10, общая стоимость подготовки к работе составит $220, то есть $22 за деталь.

Ни одна из цен в приведенном примере не является репрезентативной для рынка и приведена исключительно в целях пояснения. Хорошо видно, что если бы нужно было изготовить только одну деталь, то стоимость наладки была бы почти в 6 раз дороже за штуку по сравнению с большим заказом из 10 таких деталей.

Вывод: нестандартные детали по своей природе будут дорогими, и нередко цены на менее чем 10 деталей более чем в два раза превышают цены, которые вы ожидаете, основываясь на прошлом опыте оптовых заказов.

Рост цен на материалы

Covid-19 оказал значительное влияние на всю нашу жизнь и каждую отрасль промышленности в мире. Мир обработки также сильно пострадал: цены меняются иногда до двух раз в неделю и никогда не снижаются. Одним из, если не самым важным критерием при составлении предложения является цена на требуемое сырье. Поскольку цены резко растут каждую вторую неделю, это означает, что котировки действительны в течение гораздо более короткого периода времени. Кроме того, запасы материалов поступают гораздо быстрее, поскольку многие заказы еще не выполнены. Это означает, что базовая цена на одну и ту же деталь постоянно меняется.

Вывод: большинству компаний, а также правительственным организациям требуется несколько предложений для сравнения, однако решение должно быть принято быстро. Промедление может обойтись вам очень дорого.

Стандартные размеры сырья

В продолжение предыдущего пункта о росте цен на материалы, сырье также массово производится в определенных стандартных размерах. Нехватка сырья в цепочках поставок из-за пандемии, а также резкий рост цен означают, что у вашего надежного поставщика может больше не оказаться на складе стандартных металлических труб или металлических листов.

Кроме того, ваш поставщик, скорее всего, сохранит все имеющиеся у него материалы для выполнения крупных заказов. Это делается для того, чтобы минимизировать потери, а также предложить лучшие цены. Кроме того, поставщик может не захотеть приобретать складской материал по вашему запросу, если имеющийся у него материал не может удовлетворить ваши потребности.

Например, если оператору требуется купить стальную трубу, которой нет на складе, ваше требование о покупке одной детали, длина которой составляет менее четверти имеющейся длины трубы, не имеет экономического смысла для поставщика принимать заказ. Это также будет очень дорого для вас, так как вам придется нести расходы на всю имеющуюся трубу, поскольку нет никакой гарантии, что этот материал когда-либо будет использован другим клиентом или заказом.

Вывод: есть несколько способов обойти проблемы, связанные с материалом. Самый простой — предоставить материал со склада за свой счет. Это позволит поставщику сэкономить на стоимости материала и повысит ваши шансы на принятие заказа, так как неиспользованный материал больше не является обязательством для вашего поставщика. Другой вариант — сохранять гибкость в отношении конструкции детали. Будьте готовы к изменениям в определенных размерах и толщине материала, чтобы поставщик мог изготовить вашу деталь из материала, который уже имеется в наличии.

Заключение.

Нынешняя ситуация может быть исторической аномалией, но ее последствия не заставят себя ждать. Поскольку цепочки поставок адаптируются к рационализации процессов и адаптации к индивидуальному производству «точно в срок», в обозримом будущем произошедшие изменения будут продолжать увеличивать производственные затраты в целом и требования к индивидуальному производству в частности. Однако, если вы примете к сведению упомянутые в этой статье моменты, вы точно убережете себя от шокирующих и неожиданных результатов.

Фрезерная обработка с ЧПУ: что это такое и как это может улучшить ваш бизнес.

Обрабатывающая промышленность является основой любой экономики. Хотя она всегда играла важную роль, производственные отрасли уже не работают так, как много лет назад. Такие изменения можно объяснить развитием технологий, таких как автоматизация и робототехника, которые полностью меняют способы выполнения операций.

Одной из таких технологических разработок, кардинально изменивших производственные процессы, является фрезерная обработка с ЧПУ (числовое программное управление). ЧПУ — это производственный процесс, в котором заранее запрограммированное компьютерное программное обеспечение управляет движением машин и инструментов. Ожидается, что до 2026 года темпы роста отрасли ЧПУ составят 5,9%, что свидетельствует о её популярности.

Фрезерная обработка с ЧПУ, в частности, использует эти средства управления и вращающиеся многолезвийные режущие инструменты (фрезы) для удаления материала с заготовки и изготовления деталей по индивидуальному заказу.

Как используется ЧПУ?

Фрезерование с ЧПУ — это всего лишь один из аспектов обработки с ЧПУ, и, на самом деле, ЧПУ используется для бесчисленных других применений с широким спектром материалов, таких как дерево, титан, алюминий, нержавеющая сталь, серебро и синтетические материалы, поликарбонат.

Некоторые из его наиболее распространенных задач включают:

  • Токарная обработка;
  • Расточка;
  • Контурная обработка;
  • Сверление;
  • Шлифование;
  • Обрезка;
  • Нарезание резьбы;
  • Сварка.

Преимущества производства продукции фрезерной обработкой с ЧПУ.

Снижение трудозатрат .

Фрезерная обработка с ЧПУ требует только одного оператора, чтобы обеспечить бесперебойное выполнение производственного процесса. Это не трудоемкий процесс, а значит, ваши сотрудники могут использовать свои навыки в других областях, требующих большего внимания.

Это особенно важно в тех областях, где требуется человеческий контакт. Если у вас мало сотрудников в производственном отделе, вы можете нанять больше людей в таких отделах, как обслуживание клиентов, которые могут выиграть от ручного труда.

Снижение затрат .

Создание первоклассного продукта предполагает длительный процесс создания прототипов. Хотя это эффективно, это также дорого, поскольку прототипирование — единственный способ убедиться в том, что ваш продукт бракованный или нет. Оборудование с ЧПУ устраняет необходимость в создании прототипов, поскольку оно в значительной степени исключает человеческий фактор и обладает огромными возможностями.

Кроме того, использование фрезерного оборудования с ЧПУ значительно повышает эффективность вашего бизнеса, включая общую эффективность, производительность и эффективное использование ресурсов. Все эти факторы помогают вам снизить себестоимость вашей продукции или услуг.

Более низкие затраты, могут привести к эффективному масштабированию и могут быть использованы для создания конкурентного преимущества в вашей отрасли. Таким образом, когда вы экономите деньги в одной области, вы можете использовать тот же капитал для реинвестирования в свой бизнес и расширения деятельности.

Снижение количества брака.

Где бы ни присутствовал человек или ручной труд, как бы хорошо он ни выполнял задачу, всегда есть возможность для ошибки. Работникам приходится делать перерыв, и даже незначительное отвлечение может повлиять на качество и последовательность операций.

Поскольку станки с ЧПУ работают по цифровому шаблону, такой производственный процесс обеспечивает большую однородность и последовательность. Это особенно полезно для производственных предприятий, выпускающих продукцию в огромных масштабах.

Фрезерная обработка с ЧПУ позволяет получить точный продукт, гарантируя тем самым, что все производимое соответствует требуемым спецификациям. Эти станки отличаются высокой точностью, что делает фрезерование с ЧПУ особенно ценным, если вам требуется постоянство и качество.

Повышение безопасности.

Безопасность на рабочем месте — залог бесперебойной работы, а работа в тесном контакте со станками иногда может привести к травмам, связанным с работой. Хотя наем квалифицированных специалистов, специализирующихся на конкретном станке, может помочь снизить вероятность травм, фрезерные станки с ЧПУ также помогают в этом.

Хотя оператор управляет процессами ЧПУ, они контролируются на расстоянии, обеспечивая минимальный личный контакт со станком. Благодаря меньшему воздействию острых инструментов ваши работники с меньшей вероятностью могут получить травму во время работы.

Большая производительность.

Станки с ЧПУ обеспечивают более высокую производительность, поскольку работают автоматически, без вмешательства человека. Они не нуждаются в постоянном контроле оператора, тем самым автоматизируя трудоемкие и технические процессы.

Поскольку компьютер управляет станками, в результате автоматизации повышается точность и скорость, с которой ваш бизнес может создавать прототипы. Автономная обработка и цифровой шаблон исключают возможность человеческой ошибки, что позволяет тратить время на исправление ошибок и управление производственными процессами на другие цели.

Универсальность.

Возможно, одним из самых больших преимуществ фрезерной обработки с ЧПУ является ее универсальность. Он может работать в различных условиях и поможет вам изготовить распорки, втулки, валы, коллекторы, штампы и другие детали. Широкий спектр функций станка позволяет использовать его для создания любых деталей.

По сути, вам нужен только конструктор, который поможет вам создать шаблон изделия, которое вы хотите изготовить. Используя комбинацию механизмов, таких как фрезерные агрегаты для резки и сверления материала и токарные агрегаты для вращения материалов, оборудование с ЧПУ достаточно гибко для работы с различными видами деталей.

Благодаря своей универсальности, станки с ЧПУ используются для производства деталей для различных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая, автомобильная, строительная, электронная, стоматологическая, а также для производства продуктов питания и напитков. Кроме того, перепрограммирование станка с ЧПУ не занимает много времени, поэтому его можно легко перенастроить для производства совершенно нового продукта. Благодаря этому технология отлично подходит как для коротких, так и для длинных производственных циклов, поскольку вы можете изменить программу без особых затрат.

Заключение.

Как уже отмечалось, фрезерная обработка с ЧПУ может принести множество преимуществ вашему бизнесу. Вы можете повысить производительность, эффективность, безопасность и снизить общие затраты. Благодаря своей безупречной универсальности, фрезерная обработка с ЧПУ открывает бесконечные производственные возможности. Благодаря огромной скорости и точности она может помочь вашему бизнесу увеличить прибыль.

Фрезерная обработка с ЧПУ — это задача, которую стоит решить любому производственному предприятию. Проконсультировавшись с профессионалом, вы сможете определить лучший выбор для вашего бизнеса и гарантировать, что ваша компания будет пользоваться преимуществами этой технологии долгие годы.

Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки

Рабочее место сварщика — это сварочный пост (рис. 1), который ос­нащен необходимым инструментом и оборудованием для выполнения работ.

Сварочный пост для ручной сварки
Рис. 1. Сварочный пост для ручной сварки:
1 – сеть электрического питания; 2 – рубильник или магнитный пускатель; 3 – источник питания; 4 –сварочные провода; 5 – электродо-держатель; 6 – зонд местной вытяжки
воздуха

Сварочные посты могут быть оборудованы как в производствен­ном помещении, так и на открытой производственной площадке (строительно-монтажные условия рабо­ты). В зависимости от условий рабо­ты сварочные посты могут быть стационарными или передвижными.

Сварочные посты необходимо размещать в специальных сварочных кабинах.

В кабинах в качестве источников питания размещаются наиболее распространенные однопостовые сва­рочные трансформаторы типа ТДМ для сварки на переменном токе, или сварочные выпрямители типа ВД или ВДУ для сварки на постоянном токе.

Применяются также и многопос­товые источники питания на не­сколько независимых постов.

Кабина сварочного поста должна иметь размеры: 2(1,5) или 2(2) м и высоту не менее 2 м. В кабине устанавливается металлический стол, к верхней части кабины подводится зонд местной вытяжки воздуха от вентиляционной системы. В столе предусматриваются выдвижные ящики для хранения необходимого инструмента и приспособлений.

Сварочный пост комплектуется источником питания, электрододержателем, сварочными проводами, зажимами для токонепроводя­щего провода, сварочным щитком с защитными светофильтрами, различными зачистными и мерительными инструментами.

Сварщики обеспечиваются средствами личной защиты, спец­одеждой.

Электрододержатель — приспособление для закрепления электрода и подвода к нему тока (рис. 2). Среди всего многообразия применяемых электрододержателей наиболее безопасными являются пружинные, изготовляемые в соответствии с существующими стандартами: I типа — для тока до 125 А; II типа — для тока 125—315 A; III типа — для тока 315— 500 А. Эти электрододержатели выдерживают без ремонта 8 000—10 000 зажимов. Время замены электрода не превышает 3—4 с. По конструкции различаются винтовые, пластинчатые, вилочные и пружинные электрододержатели.

Типы электрододержателей
Рис. 2. Типы электрододержателей:
а – вилочный; б – щипцовый; в – завода «Электрик»; г – с пружинящим кольцом

Щитки сварочные изготавливаются двух типов: ручные и головные из легких негорючих материалов. Масса щитка не должна превышать 0,50 кг.

Защитные светофильтры (затемненные стекла), предназначенные для защиты глаз от излучения дуги, брызг металла и шлака, изготавли­ваются 13 классов или номеров. Номер светофильтра подбирается в первую очередь в зависимости от индивидуальных особенностей зре­ния сварщика. Однако следует учитывать некоторые объективные факторы: величину сварочного тока, состав свариваемого металла, вид дуговой сварки, защиту сварочной ванны от воздействия газов воздуха. Размер светофильтра 52×102 мм. При сварке покрытыми электро­дами следует ориентироваться на применение светофильтров различ­ных номеров в зависимости от величины сварочного тока: 100 А — № С5; 200 А — № С6; 300 А — № С7; 400 А — № С8; 500 А — № С9 и т. д.

При сварке плавящимся электродом тяжелых металлов в инертном газе следует пользоваться светофильтром на номер меньше, а легких металлов — на номер больше по сравнению со светофильтром при сварке покрытыми электродами.

При сварке в среде СО2 применяют следующие светофильтры: до 100 А — № С1; 100-150 А — № С2; 150-250 А — № С3; 250-300 А — № С4; 300-400 А — № С5 и т. д. Светофильтры вставляются в рамку щитка, а снаружи светофильтр защищают обычным стеклом от брызг металла и шлака. Прозрачное стекло периодически заменяют.

Кабели и сварочные провода необходимы для подвода тока от ис­точника питания к электрододержателю и изделию. Кабели изготавли­вают многожильными (гибкими) по установленным нормативам для электротехнических установок согласно ПУЭ (Правила устройства и эксплуатации электроустановок) из расчета плотности тока до 5 А/мм2 при токах до 300 А. Электрододержатели присоединяются к гибкому (многожильному) медному кабелю марки ПРГД или ПРГДО. Кабель сплетен из большого числа отожженных медных проволочек диамет­ром 0,18-0,20 мм. Применять провод длиной более 30 м не рекоменду­ется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сва­рочной цепи. Рекомендуемые сечения сварочных проводов для подво­да тока от сварочной машины или источника питания к электрододержателю и свариваемому изделию приведены в (табл. 1).

Площадь поперечного сечения сварочных проводов
Таблица 1. Площадь поперечного сечения сварочных проводов.

Токоподводящий провод соединяется с изделием через специаль­ные зажимы. В сварочном поворотном приспособлении должны быть предусмотрены специальные клеммы. Закрепление провода должно быть надежным. Самодельные удлинители токоподводящего провода в виде кусков или обрезков металла не допускаются. Некоторые виды зажимов приведены на рис 3.

Токопроводящие зажимы
Рис. 3. Токопроводящие зажимы:
а – быстродействующий с пружинным зажимом; б – с винтовым зажимом; в – с винтовой струбциной.

Одежда сварщика изготовляется из различных тканей, которые должны удовлетворять двум основным требованиям:

  • наружная поверхность одежды должна быть огнестойкой и термо­стойкой;
  • внутренняя (изнаночная) поверхность одежды должна быть влагопоглощающей.

Исходя из этих требований одежду для сварщиков — куртку и брюки — шьют из брезента, сукна, замши; иногда комбинируют ткани.

Ассортимент тканей и самой спецодежды постоянно расширяется. Зарубежные и отечественные фирмы изготавливают универсальную спецодежду, применяемую сварщиками, автогонщиками, работника­ми аварийно-спасательной службы. Наиболее совершенные костю­мы для сварщиков изготавливает отечественная фирма «Автохимэкс». Куртка и брюки изготовлены из двухлицевой ткани, у которой внешняя сторона — из нити типа кевлар, а внутренняя — из хлопчатобумажной пряжи. Ткань обладает повышенной прочностью, малым удлинением, что обеспечивает сохранение формы костюма (куртка, полукомбинезон или комбинезон). Температура, при которой рабочий чувствует себя комфортно длительное время, составляет 200-250 °С.

Все сварщики должны пользоваться защитными рукавицами. При выполнении сварочных работ внутри котлов, емкостей, резервуаров и т. д. сварщики должны обеспечиваться резиновыми ковриками, бо­тами, галошами, особыми наколенниками и подлокотниками, дере­вянными подложками и др.

При выполнении сварочных работ сварщик пользуется традици­онным инструментом: металлической щеткой для зачистки кромок перед сваркой и удаления остатков шлака после сварки; молотком-шлакоотделителем для удаления шлаковой корки; зубилом, шаблона­ми для проверки размеров швов, личным клеймом, рулеткой металли­ческой, угольником, чертилкой и т. д. (рис. 4).

Инструмент для зачистки сварного шва и свариваемых кромок
Рис. 4. Инструмент для зачистки сварного шва и свариваемых кромок:
а – металлическая щетка;
б – молоток-шлакоотделитель