[ «МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по теме МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МДК.01.01. Разработка нефтяных и газовых месторождений для специальности 131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений по теме ...»
Чугуны получают путем выплавки в доменных печах. Сырьем является железные руды и лом.
Чугуны имеют способность графитизироваться. Свойства всех чугунов главным образом зависят от состояния углерода (формы графита) в них.
Графитовые включения разупрочняют материал. Из-за низкой пластичности чугуны не подвергаются обработке давлением. Изделия из них получают литьем.
При этом они имеют хорошие литейные свойства.
Классификация чугунов.
Белые чугуны. Название получали по матово-белому цвету излома. Белые чугуны получают при быстром охлаждении расплава. Углерод в белых чугунах находится в связанном состоянии, свободного графита нет.
Белые чугуны обладают очень высокой твёрдостью (НВ 4500-5500 МПа), хрупкостью и практически не поддаются обработке режущими инструментами.
Из него отливают массивные изделия с большой поверхностной твёрдостью (вагонные колёса, валки для станов холодной прокатки, штампы). Белые чугуны используют как износостойкие конструкционные материалы. Их применяют для изготовления лопаток дробеметных турбин, деталей насосов, перекачивающих абразивную среду, деталей пескометов и др. Белые чугуны используются как сырье для изготовления ковких чугунов.
Серые чугуны. Серыми называют чугуны с пластинчатой формой графита.
Структура серых чугунов получается при медленном охлаждении исходного расплава. Цвет излома грязно-серый.
Пластинчатая форма графитных включений не является благоприятной, так как включения действуют, как надрезы, трещины. Поэтому серые чугуны плохо сопротивляются растяжению (лучше работают на сжатие), имеют низкую пластичность.
Серые чугуны нашли широкое применение в станкостроении (станины, детали станков, люки, крышки), в двигателестроении, авто- и тракторостроении (блоки цилиндров, гильзы, распределительные валы, поршневые кольца, толкатели, тормозные барабаны, диски сцепления, картеры коробок скоростей и сцепления), в химическом машиностроении, электромашиностроении, для изготовления санитарно-технических изделий.
Высокопрочные чугуны. Это чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Высокопрочные чугуны получают при модифицировании расплава магнием. Шарообразные включения не являются трещинами и чугун с шаровидным графитом имеет значительно более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем чугун с пластинчатым графитом.
Высокопрочные чугуны являются эффективными заменителями стали. Их используют в автомобильной и др. промышлености (коленчатые и распределительные валы, кронштейны, ступицы, суппорты тормозных систем, шестерни главной передачи, шатуны, тормозные барабаны, картерные детали, поршневые кольца, подвески рессор, блоки цилиндров и другие детали).
Ковкие чугуны. Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Ковкие чугуны получают из белых чугунов графитизирующим отжигом при 950-730 (в течении 35-60ч). Хлопьевидный графит меньше снижает механические свойства металла, вследствие чего, ковкие обладают более высокой прочностью и пластичностью. По своим свойствам ковкие чугуны занимают промежуточное положение между чугунами и литыми сталями.
Хорошие литейные качества позволяют получать отливки сложной формы Этот материал имеет широкое применение для изготовления деталей массового производства, работающих в условиях износа, воспринимающих ударные и знакопеременные нагрузки. Их применяют в сельскохозяйственном машиностроении (шестерни, рычаги, звенья цепей, звездочки), в автостроении (задние мосты, ступицы, тормозные колодки, картеры, рычаги), вагоно- и судостроении (кронштейны, детали тормозной системы, детали сцепки, подшипники), в электропромышленности и станкостроении, текстильном машиностроении, для изготовления санитарно-технического и строительного оборудования.
Маркировка чугунов.
По ГОСТ 7293-79 высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ, серый – СЧ, ковкий – ВЧ, затем следуют цифры. Первые цифры марки показывают предел прочности (в кг/мм2), вторые – относительное удлинение (в %).
Пример: СЧ20 – серый чугун с пределом прочности в =20 кг/мм2.
ВЧ 60-2 – высокопрочный чугун, предел прочности в=60 кг/мм2, пластичность =2%.
КЧ 37-12 – ковкий чугун, предел прочности в=37 кг/мм2, пластичность =12%.
Контрольные вопросы.
1. В чем основное сходство и отличие сталей и чугунов. 2. Что такое легирование сплава? 3. Какие виды легированных сталей Вы знаете? 4. От каких факторов зависят свойства сталей и чугунов? 5. В чем состоит сущность порошковой металлургии? 6. Где используются твердые сплавы и какие они бывают?
Задания для выполнения контрольной работы по главе №6.
Теоретические задания.
1. Какие сплавы называют чугунами? Укажите компоненты и примеси чугунов. Что такое графитизация чугуна? Какие факторы способствуют графитизации.
2. Как и из какого сырья получают чугуны. В чем состоит сущность доменного процесса? Что лежит в основе всех способов передела чугуна на сталь?
3. Как влияет на свойства чугунов количество и форма графита?
4. Назовите 4 вида чугунов. В чем их принципиальное отличие в строении и свойствах.
5. Какие сплавы называют углеродистыми сталями? Укажите компоненты и примеси сталей. Как влияют примеси на свойства сталей.
6. Как и из какого сырья получают стали. Назовите способы выплавки стали.
В чем их принципиальная разница.
7. Как влияет углерод на структуру и свойства стали?
8. Как влияют на свойства стали и чугуна примеси кремния, марганца, кислорода, фосфора и серы?
9. Объясните такие явления, как красноломкость и хладноломкость. Каким образом можно не допустить проявление этих свойств у сталей?
10. Назовите по три марки конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества и качественной. Что обозначают цифры и дополнения к маркам: «сп», «пс» и «кп»?
11. Какие сплавы называют легированными сталями. В чем их преимущество по сравнению с углеродистыми?
12. Как влияют легирующие элементы на свойства сталей? Приведите примеров.
13. Приведите 5 примеров сталей или сплавов с особыми свойствами. Кратко опишите их свойства и применение.
14. Приведите примеры, укажите состав, свойства и применение следующих инструментальных материалов: а) углеродистые стали, б) низколегированные стали, в) быстрорежущие стали, г) спеченные твердые сплавы, д) сверхтвердые материалы.
15. Что означает буква «А», если она находится 1) внутри марки легированной стали, например 10Х14АП5; 2) в начале марки, например, А20Г; 3) в конце марки, например У8А.
Задания особой формы.
16. Расположите следующие стали - 45, У8А, 10кп, 08, У13 в порядке возрастания твердости.
17. Расположите следующие стали - 45, У8А, 10кп, 08, У13 в порядке возрастания пластичности.
18. Расположите следующие стали - 45, У8А, 10кп, 08, У13 в порядке увеличения вязкости.
19. Расположите следующие стали - 45, У8А, 10кп, 08, У9 в порядке увеличения прочности.
20. Расположите следующие стали - 25, У10А, 10, 80, 55А в порядке уменьшения твердости.
21. Расположите следующие стали - 25, У10А, 10, 80, 55А в порядке уменьшения пластичности.
22. Из следующих сталей выберите в два столбика инструментальные и конструкционные: 05; 10; У10; 08; У8А; 10кп; 45; У13; ВСт4; Ст2.
23. Из следующих сталей выберите в три столбика стали: обыкновенного качества, качественные и высококачественные: 05; 10; У10; 08; У8А; 10кп; 45; 50А;
У13; ВСт4; Ст2.
24. Из следующих сталей выберите в два столбика углеродистые и легированные: 05; 10Г2; У10; 10; 08кп; 45; 45А; 45Х12Н5; ХГС; 12М; 5ХНМ;
ВСт4; Ст2пс.
25. Каковы марка и структура качественной углеродистой стали с 0,5 % С?
1) БСт5пс; 2) Ст5; 3) ВСт5сп; 4)Сталь 50; 5) перлит+цементит; 6) феррит + перлит;
7) перлит.
26. 1. Какие сплавы называются углеродистыми сталями? 2. Какие сплавы называются легированными сталями? 3. Какие сплавы называются чугунами? 4. Структура углеродистых сталей. 5. Состав углеродистых сталей. 6. Состав легированных сталей. 7. Структура серых чугунов.
а) металлическая основа + пластинчатый графит; б) сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % С; в) Fe, C, примеси (S, P, Si, Mn); г) Fe, C, примеси (S, P, Si, Mn), добавки (Ti, Ni, Al или др. элементы); д) сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода; е) феррит и перлит; перлит; перлит и цементит вторичный; ж) сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода и имеющие добавочные легирующие элементы.
Маркировка углеродистых сталей.
1. Ст3кп. 2. БСт5. 3. Сталь 35. 4. ВСт3пс. 5. Сталь У10. 6. Сталь У13А. 7.
Сталь А20Г.
а) автоматная конструкционная сталь с повышенным содержанием марганца;
б) сталь обыкновенного качества группы А, с гарантированными механическими свойствами, кипящая, номер указан в марке; в) сталь конструкционная, качественная, в марке указано среднее содержание углерода в сотых долях; г) сталь обыкновенного качества, с гарантированным химическим составом, номер указан в марке; д) сталь инструментальная; е) сталь инструментальная, высококачественная;
ж) сталь обыкновенного качества для сварных конструкций, с гарантированными механическими свойствами и химическим составом, полуспокойная.
28. Маркировка сталей.
1. Углеродистые конструкционные качественные стали. 2. Углеродистые конструкционные обыкновенного качества стали. 3. Углеродистые инструментальные стали. 4. Углеродистые конструкционные стали. 5.
Легированные конструкционные стали. 6. Легированные инструментальные стали.
7. Высококачественные стали.
а) БСт2, Ст0кп, ВСт3; б) 35, 05пс, 60; в) 35Х2; 30ХН2ВФ, 08Х18Н10Т; г) БСт1, 15, 70; д) У10А, У7, У12; е) 55А, 30ХГА, У11А; ж) 5ХНМ, 9ХС, Х.
29. 1. Маркировка серых чугунов. 2. Маркировка ковких чугунов. 3.
Маркировка высокопрочных чугунов. 4. Форма графита в серых чугунах. 5. Форма графита в ковких чугунах. 6. Форма графита в высокопрочных чугунах. 7. Влияние серы на свойства серых чугунов. 8. Влияние фосфора на свойства серых чугунов.
а) повышает красноломкость; б) СЧ12; в) ВЧ100-10; г) КЧ50-5; д) шаровидный; е) глобулярный; ж) пластинчатый; з) хлопьевидный; и) понижает красноломкость; к) повышает хладоломкость; л) понижает хладоломкость.
1. Что такое жаропрочность? 2. Что такое жаростойкость? 3. Что такое коррозионная стойкость? 5. Что такое износостойкость? 6. Какими свойствами обладают стали с особыми свойствами?
а) стойкость по отношению к электрохимической коррозии; б) способность сохранять при повышенных температурах достаточно высокую прочность в течение заданного времени; в) стойкость к окислению при высоких температурах;
д) способность сопротивляться изнашиванию; е) высокие: удельное электросопротивление, магнитная проницаемость, магнитная индукция и другие физические свойства.
Расшифровать марки сплавов в соответствии с ГОСТ, указать 2 примера применения сплавов.
31. Бст0, 40А, У8, 15Х2А, КЧ33-8, ШХ10.
32. ВСт5кп, 05, У7А, 55Х20Н9, ВЧ100-10, Р18.
33. БСт3кп, 10, У8, 20Х10Н18А, КЧ32-12, Р6М5.
34. Ст2, 15кп, У9, 30Х2, ВЧ120-10, Э12.
35. Ст2кп, 20, У10, 45ХА, СЧ32, ШХ6.
36. БСт5пс, 25, У11А, 50Г2ТМ, КЧ57-17, ШХ15СГ.
37. Ст1, 30пс, У12, 20Х2ГР, ВЧ140-10, Р6М3.
38. ВСт5пс, 35, У13, 30Х2Г2Т, КЧ32-10, Р18Ф2.
39. ВСт0кп, 40А, У7, 25Г2С, ВЧ100-10, Э24.
40. Ст0пс, У8А, А30, 55Х3МФ, КЧ57-17, Р9К10.
41. БСт1, 08кп, У9А, 15ХФ, ВЧ120-10, ШХ10С.
42. Ст2пс, 55, У10А, 15Н2М, КЧ18-4, ШХ15.
43. ВСт1, 60А, У11, 20Н2М, ВЧ60-12, Р18К5Ф2.
44. ВСт3пс, 65, У12А, 12ХН3А, СЧ18, Р18.
45. ВСт5кп, 70, У13А, 30Х2НМФ, КЧ32-8, ШХ6.
Методические указания.
Термическая обработка (ТО) - одно из важнейших звеньев технологического процесса производства деталей машин в других изделий.
При изучении основ ТО нужно усвоить её сущность, три этапа проведения и цели, а также строение, свойства и условия образования различных структур.
После этого можно переходить к разбору отдельных видов термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, отпуск, химико-термическая обработка, термомеханическая обработка и др.).
Они подробно описаны в рекомендуемой литературе. Для каждого вида термической обработка нужно знать температуру нагрева, время выдержки, скорость последующего охлаждения и цель, которую ставят, применяя данный вид термообработки.
Литература: [1], гл.5; [2], гл. 6-7; [3], стр. 57-118.
Краткая теория.
Термической обработкой (ТО) называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических сплавов с целью получения заданных свойств материала за счёт изменения его структуры без изменения химического состава.
Термическая обработка стали основана на превращениях протекающих в ней при нагреве и охлаждении.
При нагреве стали до температуры 727°С в ней никаких превращений не происходит. При температуре 727 С протекает аустенитное превращение – перлит превращается в аустенит (ПА).
Свойства стали формируются в процессе охлаждения. Чем выше скорость охлаждения – тем выше твердость стали.
При очень медленном охлаждении (обычно вместе с печью) стали эвтектоидного состава при температуре 727°С начинается превращение аустенита в перлит (АП).При охлаждении стали на воздухе образуется структура сорбит, в масле троостит.
Перлит, сорбит, троостит являются структурами одной природы – механической смесью феррита и цементита и отличаются друг от друга лишь степенью дисперсности.
Перлитное превращение сопровождается полиморфным превращением -Fe в -Fe является диффузионным (аустенит содержит 0,8% С, а образующиеся фазы феррит - 0,02% С, цементит - 6,67% С).
Мартенситное превращение происходит в результате быстрого охлаждения аустенита (в воде), когда не успевают образовываться указанные выше структуры (троостит, сорбит или перлит), появляющиеся в результате диффузии углерода.
Мартенсит, представляет пересыщенный твёрдый раствор углерода в -Fe.
Мартенсит имеет высокую твёрдость НВ до повышенную хрупкость.
Структура Охлаждение Мартенсит в воде, растворах солей 6000-7000 (600-700) Основные виды ТО:
Отжигом называется процесс ТО, заключающийся в нагреве стали (на 30С выше линии GSК), выдержке и последующем медленном охлаждении обычно вместе с печью. Отжиг проводят после литья, сварки, обработки давлением для получения равновесной структуры.
Нормализация – это ТО при которой стали нагревают на 30-50°С выше линии GSЕ, выдерживают и охлаждают на воздухе. В результате нормализации достигается тот-же эффект, что и при полном и неполном отжиге. Однако из-за большей скорости охлаждения перлит имеет более тонкое строение (структура сорбит). Твердость выше, чем после отжига.
Закалкой называется процесс ТО, заключающийся в нагреве стали (на 30-50°С выше линии GSК), выдержке и охлаждении с большой скоростью в жидких закалочных средах (воде, минеральном масле, растворах солей, кислот и т.д).
Сталь после закалки имеет высокую прочность и твердость, но низкую пластичность и вязкость.
Для повышения вязкости закаленной стали, снижения остаточных напряжений, получения нужного комплекса механических свойств проводят её отпуск.
Отпуском называется процесс ТО, заключающейся в нагреве стали до температуры не выше линии PSK (727°С), выдержке и охлаждении обычно на воздухе.
Различают три вида отпуска.
При низком отпуске закаленную сталь нагревают до 150-250° С. Сталь имеет высокую твёрдость и износостойкость. Низкий отпуск применяют для инструментальных сталей, после цементации, поверхностной закалки.
При среднем отпуске закаленную сталь нагревают до 350-450° С. Сталь обладает высокой упругостью и прочностью при достаточной вязкости. Среднему отпуску подвергают пружины и рессоры.
Высокий отпуск проводят при 450-650° С. Сталь имеет хорошее сочетание свойств - достаточную прочность, вязкостъ и пластичность. Применяют высокий отпуск для среднеуглеродистых конструкционных сталей, детали из которых подвергаются действию высоких напряжений и ударным нагрузкам.
ТО, состоящая из закалки с высоким отпуском, улучшающая общий комплекс механических свойств, называется улучшением.
Химико-термической обработкой (ХТО) называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении. При этом происходит поверхностное насыщение металлического материала соответствующим элементом (С, N, В, Al, Cr, Si, Ti и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, паровой, жидкой) при высокой температуре.
Виды ХТО: цементация, азотирование, нитроцементация, силицирование и др.
Вопросы для самоконтроля 1. Что общего у различных видов термической обработки. 2. Как влияет скорость охлаждения на твердость стали? 3. В чем заключается различие между видами ТО? 4. Для чего проводят отпуск закаленной стали?
Задания для выполнения контрольной работы по главе №7.
Теоретические задания.
1. Сущность и цели термической обработки металлов. Указать на графике три этапа термообработки.
2. Превращения, происходящие в сталях при нагреве в процессе ТО.
Особенности превращения доэвтектоидных, эвтектоидных и заэвтектоидных сталей.
3. Превращения, происходящие в сталях при охлаждении в процессе ТО.
Влияние скорости охлаждения на твердость. Какие структуры образуются в сталях при разных скоростях охлаждения.
4. Что такое перлит, сорбит, тростит и мартенсит? Условия образования этих структур в сталях.
5. Что такое отжиг? Как и с какой целью его проводят? Виды отжига (4 вида).
6. Что такое нормализация? Как и с какой целью её проводят? Оцените экономический эффект нормализации в сравнении с отжигом.
7. Что такое закалка? Как и с какой целью её проводят? Виды закалки ( вида).
8. Что такое закаливаемость и прокаливаемость стали?
9. Что такое отпуск? Как и с какой целью его проводят? Виды отпуска ( вида).
10. Дефекты термообработки. Привести примеры 5 дефектов. Указать, в чём проявляются эти дефекты, и как можно их предотвратить или устранить.
11. Сущность и цели химико-термической обработки металлов. Описать три этапа ХТО.
12. Виды ХТО. Назвать 10 видов ХТО с указанием насыщающих элементов.
13. Цементация стали. Её сущность, виды и цели.
14. Азотирование стали. Его сущность, виды и цели.
15. Сущность и цели термомеханической обработки металлов. Виды ТМО ( вида).
Задания особой формы.
Вашему вниманию предлагаются задания в которых может быть 1, 2 или правильных ответа. Выберите правильные ответы.
16. ТО – это совокупность операций: а) нагрева, выдержки, охлаждения; б) нагрева и химического воздействия; в) нагрева и упругого деформирования; г) нагрева и пластического деформирования.
17. Термическая обработка, завершающаяся медленным охлаждением металла вместе с печью называется: а) диффузионный отжиг; б) полный отжиг; в) нормализация; г) неполный отжиг.
18. Мартенситная структура в стали образуется в результате такой термообработки, как: а) нормализация; б) полный отжиг; в) закалка с низким отпуском; г) закалка с высоким отпуском.
19. Какая операция не относится к термической обработке: а) отпуск; б) улучшение; в) силицирование; г) нитроцементация.
20. Какая охлаждающая среда применяется при нормализации: а) вода; б) воздух; в) минеральные масла; г) раствор соли в воде.
21. Алитирование – это процесс насыщения поверхности стали: а) бором; б) кремнием; в) алюминием; г) всеми указанными элементами.
22. Процесс насыщения поверхностного слоя стальной детали только углеродом называется: а) цементация; б) азотирование; в) алитирование; г) цианирование.
23. Какая из указанных структур стали обладает наибольшей твердостью: а) сорбит; б) перлит; в) цементит; г) мартенсит.
24. Какая операция не относится к химико-термической обработке: а) закалка;
б) улучшение; в) нормализация; г) силицирование.
25. Сорбитная структура в стали образуется в результате такой термообработки, как: а) закалка; б) нормализация; в) неполный отжиг; г) закалка и высокий отпуск.
26. Нитроцементация – это процесс насыщения поверхностного слоя стальной детали: а) нитратами; б) только азотом; в) только углеродом; г) углеродом и азотом.
27. Какая операция термообработки позволяет устранить напряженность мартенситной структуры: а) высокий отпуск; б) низкий отпуск; в) закалка; г) нормализация.
28. Какая охлаждающая среда не применяется при закалке: а) вода; б) с печью; в) минеральные масла; г) раствор соли в воде.
29. Силицирование – это процесс насыщения поверхности стали: а) селитрой;
б) кремнием; в) углеродом; г) алюминием.
30. ХТО – это совокупность операций: а)нагрева, выдержки, охлаждения;
б)нагрева и химического воздействия; в) нагрева и упругого деформирования; г) нагрева и пластического деформирования.
Назначить режим заданной термической обработки для изделия, изготовленного из углеродистой стали (в соответствии с вариантом задания, таблица). Используйте следующую методику:
а) расшифровать марку заданной стали, т. е. определите её назначение и содержание углерода;
б) зная содержание углерода, определите положение стали по диаграмме «Железо-цементит» и её структуру (эвтектоидная, до- или заэвтектоидная);
в) для каждого заданного вида ТО определите: цели проведения, температуры нагрева (по диаграмме «Железо-цементит»), условия охлаждения, конечные структуру и свойства обрабатываемой стали.
Методические указания.
Цветные металлы - промышленное название группы металлов и сплавов.
Всё изложенное в методических указаниях к данной теме является лишь кратким обзором. Более подробные сведения следует взять из рекомендуемой литературы, обратив особое внимание на свойства сплавов, принципы их маркировки и области применения. [1], гл.7,8; [2], гл.9,10,11; [3], гл.8.
Краткая теория.
Медные сплавы. Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни.
Латуни - сплавы меди с цинком (до 50% Zn). Бронзы- это сплавы меди с другими компонентами кроме цинка, например с оловом, свинцом, алюминием, кремнием и др.
Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия (Бр или Л), далее указываются буквы дополнительных компонентов, и числа - содержание соответствующих компонентов в %, содержание меди рассчитывается как остаток до 100%. Обозначения компонентов сплавов: А – алюминий, Мц – марганец, С – свинец, Б – бериллий, Мг – магний, Ср – серебро, Ж – железо, Су – сурьма, К – кремний, Н – никель, Т – титан, Кд – кадмий, О – олово, Ф – фосфор, Х – хром, Ц – цинк.
Примеры маркировки:
Л63 - латунь содержащая 63% Cu, 37% Zn.
ЛМцОС 58-2-2-2 –латунь, состав: медь 58%, марганец 2%, олово 2%, свинец 2%, остальное – цинк 36%.
БрБ2 – бериллиевая бронза, имеющая в составе бериллий 2%, остальное – медь 88%.
БрАЖН 10-4-4 – алюминиево-железоникелевая бронза, имеющая в составе алюминий 10%, железо 4%, никель 4%, остальное – медь 82%.
Свойства и применение латуней.
Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями. Латуни обладают высокими технологическими свойствами и применяются в производстве различных мелких деталей, особенно там, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Из них получают хорошие отливки, так как латунь обладают хорошей текучестью и малой склонностью к ликвации. Латуни легко поддаются пластической деформации - основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов - листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.
Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом. Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями. Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах. Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2%) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными. Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.
Примеры применения указаны в ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80.
Свойства и применение бронз.
Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии в морской воде и тропической атмосфере, имеют высокие механические и технологические свойства.
Литейные свойства алюминиевых бронз ниже, чем литейные свойства оловянных бронз, но они обеспечивают высокую плотность отливок.
Кремнистые бронзы легко обрабатываются давлением, резанием и свариваются. Благодаря высоким механическим свойствам, упругости и коррозионной стойкости их применяют для изготовления пружин и пружинящих деталей приборов и радиооборудования, работающих при температуре до 2500С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).
Бериллиевые бронзы имеют высокую прочность и упругость, хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Бериллиевые бронзы применяют для мембран, пружин, пружинящих контактов, деталей, работающих на износ, в электронной технике Свинцовые бронзы имеют высокие антифрикционные свойства, хорошо отводит теплоту, возникающую при трении. Применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях.
Оловянистые бронзы обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами, имеют высокие механические свойства (в =150—350 МПа; = 3—5%; твердость НВ 60—90). Применяют в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве антифрикционного материала в других отраслях.
Марганцовистые бронзы имеют сравнительно невысокие механические свойства, но обладают хорошей сопротивляемостью коррозии и высокой пластичностью, а также сохраняют механические свойства при повышенных температурах.
Примеры применения указаны в ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78.
Алюминиевые сплавы.
По методу изготовления изделий алюминиевые сплавы делят на литейные, деформируемые, спеченные.
Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al-Mn и Al-Mg, например: АМц2; АМг1 и др.
К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (например: дуралюмины, ковочные сплавы).
Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.
Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) маркируются буквами "АЛ" с последующим порядковым номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛ30.
Примеры маркировки:
АМц2 – алюминиево-марганцевый сплав, 2% Mn.
Д1 – дуралюмин, №1.
Свойства и применение алюминиевых сплавов.
Марганец, в отличие от остальных элементов несколько повышает коррозионную стойкость. Магний уменьшает удельный вес алюминиевого сплава (так как он легче алюминия), повышает прочность, не снижая пластичности.
Добавка марганца и хрома способствует измельчению структуры и некоторому повышению температуры рекристаллизации.
Сплавы Д6 и Д16 обладают более высокой прочностью, чем сплав Д1. Все эти сплавы имеют наибольшее распространение для изготовления труб, прутков, профилей и листов.
Сплавы АК3, АК4, АК4-1, по фазовому составу, следовательно и по свойствам, резко отличаются от сплавов типа дуралюмина. Эти сплавы нашли наиболее широкое применение для ковки штамповки поршней, картеров и др.
деталей, работающих при повышенных температурах.
Из всех деформируемых сплавов наибольшую прочность имеют сплавы В95.
Магниевые сплавы.
Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79). Первые маркируются буквами "МА", вторые "МЛ".
После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.
Примеры маркировки: МА1-деформируемый магниевый сплав №1;
МЛ19 - литейный магниевый сплав №19.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какие сплавы называют латунями, а какие бронзами? 2. На какие группы делятся алюминиевые сплавы? 3. Чем обусловлено применение титана во многих областях науки, техники и быта?
Задания для выполнения контрольной работы по главе №8.
Теоретические задания.
1. Охарактеризуйте физические и механические свойства меди.
2. Сущность процесса получения меди. Назовите медные руды. Для чего производится обогащение руд? Что такое черновая медь? С какой целью и какими способами черновую медь подвергают рафинированию?
3. Охарактеризуйте состав, свойства и принцип маркировки латуней. Как влияет на свойства латуней процентное содержание цинка? Приведите примеры марок литейных латуней и латуней, обрабатываемых давлением, и укажите их назначение.
4. Укажите состав и принцип маркировки бронз. Характерные свойства и примеры оловянных, алюминиевых, кремнистых, бериллиевых и свинцовистых бронз.
5. Охарактеризуйте физические и механические свойства алюминия. Укажите назначение алюминия, применительно к указанным свойствам.
6. Сущность процесса получения алюминия. Назовите алюминиевые руды.
Что такое рафинирование алюминия?
7. Классификация алюминиевых сплавов по типу изготовления изделий и по способу упрочнения. Чем отличаются сплавы – дуралюмин и силумин? В каких случаях применяют тот или другой сплав?
8. Назовите группы алюминиевых литейных сплавов. Для каждой группы сплавов укажите марки и характерные свойства. Характерные свойства, марки и назначение силуминов.
9. Охарактеризуйте виды, свойства, состав и применение деформируемых алюминиевых сплавов.
10. Назовите основные компоненты дуралюминиевых сплавов. Какой термической обработке подвергаются дуралюмины? Химический состав и назначение наиболее употребительных марок дуралюминиевых сплавов.
11. Охарактеризуйте физические и механические свойства магния. Почему магний не находит применения как конструкционный материал, а сплавы на его основе широко применяются в технике? Как предохранить магниевые сплавы при плавке и разливке от самовозгораемости и как повысить их коррозионную стойкость?
12. Состав, принцип маркировки и назначение литейных магниевых сплавов.
13. Охарактеризуйте физические и механические свойства титана. Чем объясняется широкое применение титана и его сплавов в технике? Где применяются титановые сплавы?
14. Приведите примеры марок титановых сплавов, укажите их химический состав.
15. Какие подшипниковые сплавы называются баббитами? Свойства, структура, примеры марок и применение баббитов.
Задания особой формы.
16. К простым латуням относятся (3 примера марок) …; к специальным латуням относятся (3 примера марок) ….
17. Электропроводность меди равна …, алюминия равна …. По электропроводности медь уступает только металлу - …? Электропроводность меди выше электропроводности алюминия в … раз.
18. Кристаллическая решетка меди - …, алюминия - …, магния - …, титана Латунь ЛА77-2 состоит из компонентов: ….
20. С увеличением количества цинка в латуни до 39% прочность … (как изменяется?).
21. К оловянным бронзам могут добавляться цинк - с целью …, свинец - с целью …, фосфор - с целью …?
22. Плотность меди равна…, алюминия равна …, магния равна …, титана равна …Таким образом самым легким металлом из перечисленных является …, самым тяжелым ….
23. Дуралюмин марки Д1 прочнее простого алюминия в … раз.
24. Сравнивая сплавы МА1 и Д16 можно сказать, что прочнее из них …, пластичнее из них …, легче из них ….
25. САПы – это …. Изделия из них получают способом ….
26. Коррозионная стойкость дуралюминия … (низкая или высокая)?
Коррозионную стойкость можно повысить с помощью ….
27. Титан и его сплавы устойчивы против коррозии в таких средах, как ….
28. Баббиты применяют для изготовления ….
29. Какие свойства являются преимуществом алюминия и его сплавов.
Свойства: 1) низкая плотность; 2) низкая удельная прочность; 3) низкая прочность; 4) высокая прочность; 5) высокая пластичность; 6) высокая коррозионная стойкость во многих средах; 7) низкая теплопроводность; 8) высокая электропроводность; 9) высокая теплопроводность; 10) высокое тепловое расширение; 11) недостаточно хорошая обрабатываемость резанием; 12) отражательная способность в фольгированном виде.
30. Соответствие. Установите соответствие между названием сплава и его химическим составом.
1. Латуни. 2. Бронзы. 3. Дуралюмины. 4. Силумины. 5. САП.
а) Al-Cu-Mg-Mn; б) Cu-Sn, Cu-Sn-Al, Cu-Fe, Cu-Al; в) Cu-Zn, Cu-Zn-Fe; г) AlSi; д) Al-Al2О3.
Расшифровать марки цветных сплавов (в соответствии с вариантом задания), указать название, химический состав, свойства и применение сплава.
Вариант Марки сплавов ЛА77-2; ЛМцА57-3-1; БрОЦ4–3; АМц; МА1; ВТ20;
ЛАЖ60-1-1; ЛО90-1; БрОЦ10–2; АМг2; МА8; ВТ5;
ЛН65-5; ЛА67–2,5; БрОНС11–4–3; АМг5; МЛ6; ВТ14;
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5; БрА7; ЛС64-1; В95; МЛ6; ВТ20;
ЛАН 59-3-2; ЛЖС58-1-1; БрОЦСН3-7-5-1;АМц; МЛ3; ВТ5;
ЛО70-1; ЛКС 80-3-3; БрОЦС5-5-5; АМг5; МА1; ВТ16;
Методические указания.
Неметаллические материалы - пластмассы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, силикатные стёкла, керамика и др.
Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, лёгкостью, термической и химической стойкостью, высокими электро- и теплоизоляционными свойствами, светопрозрачностью, хорошей технологичностью и т. п.
Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.
Всё изложенное в теории к данной теме является лишь кратким обзором.
Более подробные сведения следует взять из рекомендуемой литературы, обратив особое внимание на свойства материалов и области их применения. [1], раздел 2;
[2], гл.32-34; [3], гл.9-12.
Краткая теория.
Пластмассы являются одним из основных и перспективных конструкционных материалов. Основой пластмасс служат преимущественно синтетические продукты, представляющие собой сложные высокомолекулярные органические соединения – полимеры.
Полимеры получают из низкомолекулярных веществ (мономеров) в результате реакций химического синтеза: полимеризации и поликонденсации.
Образующиеся при этом продукты часто называют смолами.
Для получения необходимых свойств пластмасс в смолу вводят дополнительные компоненты. Наполнитель (например: древесная мука, ткань, бумага, очесы хлопка и др) изменяет свойства полимера в определенных направлениях. Отвердитель (амины) структурирует полимеры. Пластификаторы (стеарин) повышает эластичность. Стабилизаторы предохраняют полимер от деструкции под действием внешних факторов. Смазывающие вещества снижают внутренние трения в процессе переработки.
В зависимости от реакции на нагрев полимеры делят на термопластичные и реактопластичные.
Термопластичные размягчаются при каждом повторном нагреве, при охлаждении восстанавливают свойства (полистироловые, поливинилхлоридные, полиэтиленовые, фторэтиленовые, полиамидные смолы и др.).
Термореактивные при первичном нагреве становятся вязкими, затем теряют пластичность и переходят в твердое нерастворимое состояние с изменением структуры, а следовательно и свойств (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, эпоксидные смолы и др.).
Наибольшее применение нашли следующие виды пластмасс.
Полиэтилен (ПЭВД, ПЭНД) характеризуется низким водопоглощением за 24 ч (0,01—0,03 %), высокими диэлектрическими свойствами и хорошей химической стойкостью. При нормальной температуре полиэтилен практически не растворим в органических растворителях. Недостатки — невысокая механическая прочность, низкая теплостойкость и склонность к старению. ПЭВД используют для изоляции проводов, кабелей и для изготовления пленки; ПЭНД — для труб, различных емкостей, конструкционных несиловых деталей машиностроения и радиотехники.
Полипропилен характеризуется повышенной (по сравнению с полиэтиленом) прочностью и теплостойкостью. Недостаток полипропилена – пониженная морозостойкость (—15°С) по сравнению с полиэтиленом (—70°С). Его используют для электроизоляции, изготовления труб, различных конструкционных деталей, например рулевые колеса автомобилей.
Полистирол — стеклообразный при нормальной температуре материал, более жесткий, чем полиэтилен. Обладает хорошими диэлектрическими свойствами.
Недостатки полистирола — хрупкость, ударная вязкость 20 кДж/м2 и пониженная теплостойкость по Мартенсу (100 °С). При введении в полистирол порофоров получают пенополистирол с хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, малой плотностью, химической стойкостью и водостойкостью.
Поливинилхлорид является полимером, обладающим низкой температурой разложения. Для предохранения материала от разложения в него вводят стабилизатор, а для повышения пластичности — пластификатор. Стабилизированный ПВХ называют винипластом, а стабилизированный и пластифицированный — пластикатом. Винипласт используют в качестве труб, листов, емкостей в химической, нефтяной, пищевой промышленности, как материал, обладающий хорошей химической стойкостью. Пластикат применяют в качестве изоляционного материала проводов и кабелей при невысоких частотах электрического тока. На основе пластиката изготовляют линолеум, искусственную кожу и др.
Органическое стекло (плексиглас, полиметилметакрилат). Характеризуется хорошей светопрозрачностью, оно пропускает 99 % видимых и 75 % ультрафиолетовых лучей, не задерживает рентгеновское и -излучение, обладает морозостойкостью и малой огнеопасностью, склеивается, сваривается, шлифуется, обрабатывается резанием. Более чем в два раза легче минеральных стекол. Может эксплуатироваться от -60 С до +60 С. Оргстекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. К недостаткам следует отнести низкую твердость.
Капрон, относящийся к полиамидам, обладает повышенными механическими свойствами по сравнению со всеми предыдущими материалами (р = 70 МПа);
имеет хорошие антифрикционные свойства. Недостаток капрона — большое водопоглощение, в результате чего свойства материала и линейные размеры деталей из капрона изменяются во влажной среде. Его используют в машиностроении для изготовления подшипников скольжения, шестерен и других конструкционных деталей.
Фторопласт-4 характеризуется высокой химической стойкостью ко всем кислотам и щелочам, совершенно не поглощает воду, может работать от —200 до +260 °С, является самым лучшим диэлектриком, имеет самый низкий коэффициент трения. Недостатки фторопласта-4 — невысокие механические свойства, интенсивная ползучесть при небольших нагрузках, разложение при нагреве выше температуры 4150С. Его используют в качестве электроизоляционного и антифрикционного материала и для несиловых деталей, работающих в агрессивных жидкостях. Преимуществом фторопласта-3 являются удовлетворительные технологические свойства и пониженная ползучесть. Интервал рабочих температур ниже, чем у фторопласта-4, несколько ниже химическая стойкость.
Поликарбонат отличается высокой теплостойкостью, морозостойкостью, низким водопоглощением, малой ползучестью. Для изделий из поликарбоната характерна малая и равномерная усадка, что позволяет получать изделия высокого класса точности. Материал обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Из него изготовляют корпусные детали электроизоляционного назначения, например для ручных электросверл.
К термореактивным полимерам следует отнести феноло-формальдегидную, полиэфирную, эпоксидную, кремний-органическую смолы, которые в отвержденном состоянии имеют сетчатую структуру макромолекул. Названные смолы имеют невысокую механическую прочность и в чистом виде в машиностроении не используются. Смолы широко применяют в качестве связующего для изготовления пресс-порошков, стекловолокнитов, стеклотекстолитов, текстолитов, углепластиков и др. В композиционных пластмассах содержание смолы достигает 30—50 %. Из перечисленных смол наибольшей механической прочностью обладают эпоксидные смолы, наиболее дешевыми являются фенолоформальдегидные смолы.
Гетинакс получается на основе фенольных, фенолформальдегидных и карбамидных смол и различных сортов бумаги в процессе горячего прессования бумаги, пропитанной смолой. Основные свойства – повышенная способность к штампованию, высокие влагостойкость, механические и электрические свойства.
По назначению гетинакс подразделяют на декоративный и электротехничесий.
Декоративный гетинакс устойчив к действию химикатов, растворителей, пищевых продуктов; используется для внутренней облицовки кабин, вагонов, автобусов, кузовов, в строительстве. Электротехнический гетинакс марки 1 используется для панелей распределительных устройств, щитов, изоляционных перегородок.
Текстолиты получают на основе фенолоформальдегидной смолы и хлопчатобумажной ткани. Текстолит можно использовать при температурах –60 до +150 С. Отличительной особенностью текстолита является повышенное сопротивление раскалыванию и истиранию. Текстолит в 5…6 раз дороже гетинакса. Обладает хорошими виброгасящими и антифрикционными свойствами.
В машиностроении из текстолита изготавливают подшипники скольжения, шестерни, корпусные детали и др.
Углепластики получают с использованием углеродных волокон. Для углепластиков характерны повышенные жесткость и модуль упругости при растяжении (25 200 МПа), высокая тепло- и химическая стойкость. Их применяют для изготовления сопел реактивных двигателей. Успешно эксплуатируются лопасти вертолетов на основе углеродного, стеклянного волокна и эпоксидной смолы.
Газонаполненные пластмассы. Образование ячеистой структуры придает им высокие теплоизоляционные свойста и малую массу. В зависимости от физической структуры делятся на пенопласты, поропласты и сотопласты. Основное применение – в качестве теплоизоляции кабин, приборов, труб и т.п.
Резины получают из резиновых смесей, которые состоят из натурального или синтетического каучука, вулканизирующих веществ, ускорителей и активаторов вулканизации, наполнителей, пластификаторов, стабилизаторов. Процесс вулканизации заключается в том, что между макромолекулами каучука появляются поперечные связи, каучук превращается в резину, макромолекулы которой образуют пространственную сетку. При увеличении степени вулканизации изменяются физико-механические, электрические свойства резины, а также ее набухаемость и газопроницаемость. Например, с увеличением степени вулканизации твердость резины повышается.
В качестве вулканизатора каучуков чаще всего используют серу. Серу вводят в количестве 2-3 %.
Резины ценят за высокую упругость, высокий коэффициент трения, способность герметизировать.
По назначению резины можно разделить на следующие: 1) резины общего назначения, применяемые при температурах от —50 до +150 °С; 2) теплостойкие резины, (150—200°С); 3) морозостойкие резины (до —50 °С); 4) масло и бензостойкие резины и др.
Стекло неорганическое (кварцевое) – материал, ценимый благодаря уникальному сочетанию свойств (оптических, электрических, химических, термических и др.). Стекло нашло самое широкое применение в самых разных отраслях промышленности и в быту.
Керамики в широком смысле слова можно определить как неорганические вещества (оксиды, карбиды, нитриды и др.). "Традиционная" керамика имеет более узкое значение термина - изделия из обожженной глины. Главным сырьем "традиционных" керамик является глина (смесь соединений, содержащих в различных пропорциях А12Оз, SiCb и Н2О). Керамику применяют для тепло- и электроизоляторов, для футеровки печей и высокотемпературных реакторов, фильтров для очистки промышленных газов.
Древесина находит широкое применение во всех отраслях народного хозяйства в качестве строительного материала и сырья для машиностроительной и химической промышленности. Из дерева изготовляют значительное число деталей сельскохозяйственных машин: вкладыши подшипников в комбайнах и лущильниках, планки мотовила жаток, сцепки, каркасы веялок, брусья копнителя и т. п. Из древесины вырабатывают бумагу, картон, скипидар, канифоль, метиловый и этиловый спирты; ее применяют при производстве пластмасс. В машиностроении древесина идет на изготовление тары, литейной оснастки, деталей конструкций грузовых автомобилей (борта и днище кузова).
Вопросы для самоконтроля.
1. Назовите 10 примеров неметаллических материалов. 2. Какие неметаллы являются наиболее прочными. 3. Какие материалы можно применить в качестве электроизоляции. 4. Какие материалы можно применить в качестве теплоизоляции.
5. Какие материалы можно применить в качестве гидроизоляции. 6. Какие материалы можно применить, как прокладочные.
Задания для выполнения контрольной работы по главе №9.
Теоретические задания.
1. Что такое полимеры. Строение и структура полимеров. Полимеры (пластмассы) термопластичные и реактопластичные.
2. Что такое пластмассы. Какие компоненты входят в состав пластмасс и как они влияют на свойства. Что такое композиционные пластмассы?
3. Полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид. Их состав, свойства (выделить достоинства и недостатки) и применение.
4. Полиметилметакрилат, поликарбонат, капрон. Их состав, свойства (выделить достоинства и недостатки) и применение.
5. Фтороплат-3, фторопласт-4, полиформальдегид. Их состав, свойства (выделить достоинства и недостатки) и применение.
6. Гетинакс, текстолит, углепластик (карбон). Их состав, свойства (выделить достоинства и недостатки) и применение.
7. Способы изготовления деталей из термопластичных и реактопластичных пластмасс.
8. Композиционные материалы. Характерные особенности. Понятие матрицы и армирующего материала.
9. Резины. Ценные свойства резин и примеры резино-технических изделий, с учетом указанных свойств. Классификация резин.
10. Что такое каучук. В чем его отличие от резины. Что такое вулканизация резин? Как степень вулканизации влияет на свойства резины?
11. Состав резин. Какие компоненты и в каком количестве входят в состав резин и как они влияют на свойства.
12. Древесные материалы. Их виды, основные свойства и применение.
Волокнистые материалы.
13. Стекло неорганическое. Виды, основные свойства и применение.
14. Керамика, минеральные материалы. Их виды, основные свойства и применение.
15. Пленкообразующие материалы: клеи, герметики, лаки, краски. Их виды, основные свойства и применение.
Задания особой формы.
16. Какие из перечисленных полимеров относятся к группе термопластичных? 1. Полиэтилен. 2. Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4.
Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7. Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9.
Капрон. 10. Полипропилен.
17. Какие из перечисленных полимеров относятся к группе реактопластичных? 1. Полиэтилен. 2. Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4.
Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7. Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9.
Капрон. 10. Полипропилен.
18. Какие из перечисленных полимеров относятся к группе композиционных?
1. Полиэтилен. 2. Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4. Полистирол. 5.
Текстолит. 6. Гетинакс. 7. Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9. Капрон. 10.
Полипропилен.
19. Какая из указанных пластмасс при действии открытого огня не горит, но при температуре +150°С… +200°С выделяет НС1. 1. Полиэтилен. 2. Фторопласт.
3. Полиметилметакрилат. 4. Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7.
Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9. Капрон. 10. Полипропилен.
20. Какая из указанных пластмасс является «органическим стеклом» и обладает прозрачностью и высокой светопропускаемостью. 1. Полиэтилен. 2.
Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4. Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7.
Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9. Капрон. 10. Полипропилен.
21. Какие из указанных полимеров применяются для изготовления поро- и пенопластов? 1. Полиэтилен. 2. Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4.
Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7. Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9.
Капрон. 10. Полипропилен.
22. Какой из указанных полимеров применяется для изготовления линолеума, декоративных потолочных плиток, гидроизоляционных пленок, клеёнки, искусственных кож? 1. Полиэтилен. 2. Фторопласт. 3. Полиметилметакрилат. 4.
Полистирол. 5. Текстолит. 6. Гетинакс. 7. Поливинилхлорид. 8. Углепластик. 9.
Капрон. 10. Полипропилен.
23. Оцените свойства пластмасс, как конструкционных материалов. Рядом с указанным свойством поставьте, (если свойство имеет высокое значение) или,(если свойство имеет низкое значение); знаком «+» отметьте достоинства, знаком «-» недостатки. Например, ответ: 8), +.
Свойства пластмасс: 1) плотность; 2) прочность; 3) коррозионная стойкость;
4) теплостойкость; 5) стабильность свойств во времени; 6) гигроскопичность (поглощение влаги); 7) биологическая стойкость; 8) обрабатываемость резанием; 9) стоимость; 10) экологичность при изготовлении; 11) электрическое сопротивление;
12) электроизоляция.
24. Оцените свойства резин, как конструкционных материалов. Рядом с указанным свойством поставьте, (если свойство имеет высокое значение) или,(если свойство имеет низкое значение); знаком «+» отметьте достоинства, знаком «-» недостатки. Например, ответ: 8), +.
Свойства резины: 1) упругость; 2) способность к герметизации; 3) коррозионная стойкость; 4) теплостойкость; 5) стабильность свойств во времени; 6) гигроскопичность (поглощение влаги); 7) биологическая стойкость; 8) коэффициент трения; 9) электроизоляция; 10) экологичность при изготовлении; 11) электрическое сопротивление.
25. Оцените свойства неорганического стекла, как конструкционного материала. Рядом с указанным свойством поставьте, (если свойство имеет высокое значение) или,(если свойство имеет низкое значение); знаком «+»
отметьте достоинства, знаком «-» недостатки. Например, ответ: 1), –.
Свойства стекла: 1) хрупкость; 2) химическая стойкость; 3) коррозионная стойкость; 4) теплостойкость; 5) стабильность свойств во времени; 6) гигроскопичность (поглощение влаги); 7) биологическая стойкость; 8) стойкость к термоударам (перепадам температуры); 9) светопрозрачность; 10) экологичность при изготовлении; 11) электрическое сопротивление.
26. Оцените свойства сухой древесины, как конструкционного материала.
Рядом с указанным свойством поставьте, (если свойство имеет высокое значение) или,(если свойство имеет низкое значение); знаком «+» отметьте достоинства, знаком «-» недостатки. Например, ответ: 1), –.
Свойства древесины: 1) усадка при высыхании; 2) коробление при высыхании; 3) гигроскопичность (поглощение влаги); 4) воспламеняемость и горючесть; 5) плотность; 6) биологическая стойкость (к гниению, грибкам и т.п.);
7) сопротивление ударным и вибрационным нагрузкам; 8) обрабатываемость резанием; 9) предел прочности на сжатие; 10) экологичность при обработке; 11) электрическое сопротивление.
27. Установите правильную последовательность этапов производства резинотехнических изделий: 1) вулканизация полуфабрикатов; 2) пластикация каучука и приготовление резиновой смеси; 3) формование полуфабрикатов (каландрование, шприцевание).
28. Установите соответствие между неметаллическими материалами и их характерными свойствами. 1. Полиэтилен. 2. Текстолит. 3. Резина. 4. Эбонит. 5.
Стекло кварцевое. 6. Древесина. 7. Асбест. 8. Керамика.
а) упругий материал, получаемый вулканизацией каучука; б) твердый материал получаемый вулканизацией каучука; в) однородный пластичный материал, эксплуатируемый только до температур 60-1000С; г) анизотропный технологичный материал, имеющий низкую биологическую стойкость; д) природный волокнистый материал, характеризующийся высокой теплостойкостью и огнестойкостью; е) кислотостойкий материал, растворяемый только в фосфорной и плавиковой кислоте; ж) тепло- и химическистойкий материал, получаемый путём обжига глинистых масс; з) композиционный материал, получаемый прессованием слоёв ткани, пропитанных термореактивными смолами.
29. Установите соответствие между компонентами пластмасс и их назначением. 1. Связующее вещество (синтетические смолы, эфиры целлюлозы).
2. Наполнитель (порошкообразные, волокнистые и другие вещества). 3.
Пластификаторы - органические вещества с высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания (парафин, стеарин и др.) 4. Отвердители (различные амины). 5. Ингибиторы. 6. Красители.
а) повышают механические свойства, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства; б) повышают пластичность и облегчают обработку; в) предохраняют полуфабрикаты от их самопроизвольного отверждения; г) ускоряют процесс отверждения термореактивных связующих; д) являются обязательным, а иногда единственным компонентом пластмасс; е) придают пластмассам красивый товарный вид.
30. Установите соответствие между областью применения материалов и их видами.
1. Гидроизоляция. 2. Теплоизоляция. 3. Электроизоляция.
а) полиэтилен; б) асбест; в) пеноизол; г) войлок; д) рубероид; е) керамика; ж) фарфор; з) минеральная вата; и) стекловата; к) пенополистирол; л) стекло; м) древесина; н) резина.
31. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления герметичных прокладок насосов, работающих при температуре до 1000С. Обоснуйте выбор.
32. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Обоснуйте выбор.
33. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления зубчатого колеса, работающего при невысоких нагрузках, в обычных условиях. Обоснуйте выбор.
34. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления электро- и теплоизолирующих элементов нагревательных приборов, например, плит. Обоснуйте выбор.
35. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления плиток внутренней облицовки печей. Обоснуйте выбор.
36. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для покрытия внутренней поверхности труб, передающих сильноагрессивную жидкость. Обоснуйте выбор.
37. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления химической и жаростойкой посуды, колб. Обоснуйте выбор.
38. Предложите вид пластмассы, который наиболее целесообразно применить для изготовления труб взамен стальных. Обоснуйте выбор.
39. Предложите вид пластмассы, который наиболее целесообразно применить для изготовления гибкой электрической изоляции, испытывающей при работе агрессивное химическое воздействие окружающей среды. Обоснуйте выбор.
40. Предложите материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления теплоизоляции автомобилей, временных жилых боксов (вагончиков) и т.п. Обоснуйте выбор.
41. Предложите материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления огнестойких прокладок, покрытий, экранов. Обоснуйте выбор.
42. Предложите материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления гидроизоляционных уплотнительных прокладок, манжет сальников, работающих до 1000 С. Обоснуйте выбор.
43. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить для изготовления массивных малонагруженных опор, столбов и каркасов оборудования. Обоснуйте выбор.
44. Предложите вид композиционной пластмассы, которую наиболее целесообразно применить для изготовления бытовых и спортивных изделий, испытывающих при работе высокие нагрузки (например: удочки, сноуборды, лыжи). Обоснуйте выбор.
45. Предложите неметаллический материал, который наиболее целесообразно применить в качестве строительной гидроизоляции. Обоснуйте выбор.
Глава 10. Технологические методы обработки материалов.
Методические указания.
К основным технологическим процессам изготовления заготовок деталей машин относятся литьё и обработка давлением. В дальнейшем заготовки подвергают механической обработке (резанием).
Создавая конструкции и сборочные узлы применяют различные методы соединения материалов – сварку, пайку, склеивание.
Всё изложенное в методических указаниях к данной теме является лишь кратким обзором. Более подробные сведения следует взять из рекомендуемой литературы [1], гл.16-19; [2], гл.12-15, 18, 20-28.
При расчете режимов резания необходимо ориентироваться на формулы и последовательность расчетов в краткой теории данного методического пособия.
Краткая теория.
Сущность литейного производства.
Литейным производством называется процесс получения фасонных заготовок или деталей в процессе заливки расплавленного металла в литейную форму, внутренняя полость которой имеет конфигурацию будущей детали. После заливки жидкий металл охлаждается в форме и затвердевает. Продукцию процесса называют отливкой.
Достоинства литейной технологии следующие: 1) универсальность, позволяющая получать изделия из любого сплава, различной массы (от нескольких граммов до сотен тонн), различных размеров и конфигурации; 2) экономичность процесса получения изделий сложной формы.
Недостатки процесса литья следующие: 1) пониженные пластичность и прочность литой заготовки по сравнению с деталями, полученными обработкой давлением; 2) необходимость проведения дорогостоящих мероприятий по защите окружающей среды от токсичных газовых выбросов, сточных вод и твердых отходов.
Основные способы литья. Их условно классифицируют на литье в песчаноглинистые формы и специальные способы литья (в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное и др.).
Специальные способы литья позволяют получать отливки точных размеров, с малой шероховатостью, минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью исключающие ее. Ввиду высокой стоимости технологического оборудования и используемых материалов специальные способы литья применяют в массовом и крупносерийном производстве.
Сущность обработки металлов давлением.
Обработкой металлов давлением (ОМД) называют технологический процесс изготовления заготовок или деталей пластическим деформированием исходного металла после приложения внешних сил.
Обработка металлов давлением подразделяется на горячую и холодную.
Холодная обработка проводится при температуре ниже, а горячая - при температуре выше температуры рекристаллизации металла заготовки. Нагревание металла повышает его пластичность и снижает твердость. Горячую деформацию целесообразно применять при обработке трудно деформируемых, малопластичных металлов и сплавов, а также заготовок из литого металла.
высокопроизводительный способ металлообработки, развивающийся в направлении максимального приближения форм и размеров заготовки к форме и размерам детали, что обеспечивает лучшее использование металла, сокращение трудоемкости последующей обработки резанием и уменьшение себестоимости продукции.
Основные виды ОМД; прокатка, волочение, прессование, ковка, объемная и листовая штамповка.
Сущность сварочного производства.
Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагревании, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.
Сварка позволяет получать качественные и работоспособные неразъемные соединения (их называют сварными) различных материалов (в основном металлов и сплавов, а также пластмасс, керамических, графитовых, порошковых металлических, композиционных однородных и разнородных материалов, например стали с керамикой) толщиной от долей миллиметра до нескольких метров.
По своим характеристикам сварные соединения существенно превосходят соединения, полученные пайкой и склеиванием.
Все способы и методы сварки (а их более 100) разделяются на две большие группы: сварку плавлением (главная группа) и сварку давлением или с применением давления.
Сварка плавлением. Сущность состоит в том, что детали соединяются после местного расплавления кромок свариваемых деталей без приложения давления с использованием тепловой энергии соответствующего источника тепла. Для получения неразъемного соединения кромки соединяемых деталей (основной металл) и, например, сварочная проволока (дополнительный металл) в месте соединения нагреваются источником тепла и расплавляются, затем самопроизвольно сливаются и образуют общую жидкую сварочную ванну, в которой происходят соответствующие физико-химические и сварочнометаллургические процессы и устанавливаются межатомные связи. При удалении источника тепла металл сварочной ванны кристаллизуется и образуется сварочный шов, соединяющий свариваемые элементы в одно целое.
Основные способы сварки плавлением - это дуговая, газовая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная и др. сварка.
Сварка давлением. Сущность заключается в пластическом деформировании металла в зоне контакта соединяемых деталей, необходимом для образования сварных соединений. На первой стадии обеспечивается сближение поверхностей, устраняются неровности и поверхностные пленки, формируется физический контакт. На второй стадии возникают межатомные связи и образуется сварное соединение. На третьей стадии через границу соединения осуществляется взаимная диффузия атомов, развиваются различные сопутствующие процессы, связанные с деформированием металла, его нагреванием, структурными изменениями в зоне соединения и в прилегающих участках.
Основными способами сварки давлением являются контактная, диффузионная, холодная, трением, взрывом, ультразвуковая и др. Образование металлических связей между соединяемыми поверхностями при этих видах сварки происходит в твердом состоянии металла в результате совместной пластической деформации.
Обработка резанием.
Обработка резанием – это технологический процесс механической обработки, заключающийся в снятии с заготовки слоя металла, называемого стружкой.
Обработка проводится на металлорежущих станках с помощью режущего инструмента.
Виды обработки резанием. Основными видами обработки являются: точение цилиндрических и конических заготовок (обтачивание и растачивание), сверление, рассверливание, зенкерование, зенкование, фрезерование, шлифование и др.
Разрабатывая технологический процесс механической обработки, технолог, выбирает станок, инструмент и режимы резания.
Выбор режима резания состоит в определении глубины резания, подачи и скорости резания (числа оборотов), при этом следует добиваться наиболее выгодного сочетания этих элементов резания.
Для назначения режимов резания необходимо знать материал заготовки и его физико-механические свойства, размеры заготовки, размеры детали и технические условия на ее обработанные поверхности, кинематические и динамические данные станка, на котором будет обрабатываться заготовка.
Выбранный режим резания должен соответствовать числу оборотов данной модели станка, величине подачи, крутящему моменту шпинделя и мощности электропривода с учетом КПД передач станка. Выбранный режим необходимо уточнить по паспортным данным станка.
Определение режимов резания нужно производить в следующей последовательности:
1. Определяется глубина резания t. При этом желательно, чтобы весь припуск, подлежащий снятию при черновой обработке, был снят за один проход.
При обтачивании : t= (D – d)/2 (мм), где D – диаметр вала до обработки, мм; d – диаметр вала после обработки, мм.
При растачивании отверстия: t = (d –D) / 2 (мм), где d – диаметр отверстия до растачивания, мм; D – диаметр отверстия после растачивания, мм.
подрезки, мм; L1 – длина после подрезки, мм.
При сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: t = D/2,мм.
При рассверливании: t=(D—d)/2, где d – начальный диаметр обрабатываемого отверстия, мм.
2. По выбранной глубине резания и диаметру обрабатываемой поверхности определяется максимальная технологически допустимая подача Sт (теоретическая табличная). На ее значение также влияют: шероховатость поверхности, жесткость системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь), прочность инструмента, прочность механизмов станка. В условиях задач Sт заранее выбрана по «Справочнику режимов резания».
Выбранную подачу корректируют по паспорту станка, таким образом определяется фактическая подача Sф (мм/об).
3. По найденным значениям глубины резания и подачи с помощью таблиц или по формулам определяется скорость резания vт (табличная). В тех случаях, когда производственные условия не совпадают с оговоренными в справочных таблицах, табличное значение скорости необходимо корректировать с помощью поправочных коэффициентов по тем же справочникам. В условиях задач vт заранее выбрана по «Справочнику режимов резания».
4. Определяется теоретическое число оборотов шпинделя nт, соответствующее найденной скорости резения.
Теоретическое число оборотов корректируют по паспорту станка и принимают ближайшее число оборотов, допускаемое шпинделем. Таким образом определяется фактическое число оборотов шпинделя nф.
5. Определяется фактическая скорость резания vф (м/мин), соответствующая выбранному числу оборотов из паспорта станка.
6. Определяется усилие Pz, необходимое на резание по нормативам или по формулам. В условиях задач усилие резания Pz задано.
7. Определяется мощность Np, необходимая на резание, по одной из следующих формул: Np = (Pz* vф) / (60*75) = (Pz* vф) / 4500 (л.с) или 8. Определяется потребная мощность Nм электродвигателя, необходимая для выполнения выбранного режима резания, которая не должна превышать мощность станка с учетом его КПД. Если расчетная потребная мощность окажется больше мощности эектродвигателя станка, то следует пересчитать режим резания.
При этом целесообразно уменьшать число оборотов, а не подачу.
9. Определяется коэффициент загрузки станка К:
10. Определение машинного времени tм:
При точении: tм = (L/( nф*Sф))*i = ((l + y1 + y2)/ ( nф*Sф))* i где L – полная длина перемещения резца в напавлении подачи, мм; nф - фактическое число оборотов шпинделя; Sф - фактическая подача (мм/об); i – число проходов. В свою очередь: L=l + y1 + y2, где l – длина обрабатываемой заготовки, мм; y1 – величина врезания, мм; y2 - перебег инструмента (обычно 1 – 3 мм).
Из прямоугольного треугольника на рисунке: y1 = t *ctg, где – главный угол в плане (рис. 10.1.).
При сверлении: Т0 = L/( nф*Sф), где L – полная длина перемещения сверла в направлении подачи, мм; nф - фактическое число оборотов шпинделя; Sф фактическая подача (мм/об).
В свою очередь: L = (l + y), мм, где D диаметр отверстия, мм; y – величина врезания и перебега сверла y=0,3D + 2 мм (при сквозном отверстии).
Контрольные вопросы.
1. Назовите способы получения заготовок деталей машин. 2. Назовите способы соединения металлических и неметаллических материалов. 3. В чем заключается сущность обработки металлов резанием.
Задания для выполнения контрольной работы по главе №10.
Теоретические задания.
1. Сущность литейного производства. Назовите основные элементы литейной формы. Виды литейных форм.
2. Классификация видов литья. Перечислите основные свойства литейных сплавов.
3. Литьё в оболочковые формы: сущность, достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
4. Литьё в песчано-глинистые формы (в землю): сущность, достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
5. Литьё в кокиль: сущность, достоинства, недостатки и применение метода.
Приведите необходимые схемы.
6. Литьё по выплавляемым моделям: сущность, достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
7. Литьё под давлением: сущность, достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
8. Центробежное литьё: сущность, достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
9. Сущность обработки металлов давлением (ОМД). Роль обработки давлением в современном производстве. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов при холодном и горячем деформировании.
10. Классификация видов обработки металлов давлением. Нагрев металлов перед обработкой давлением.
11. Прокатка. Достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
12. Прессование. Достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
13. Волочение. Достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
14. Ковка. Достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
15. Штамповка. Достоинства, недостатки и применение метода. Приведите необходимые схемы.
Задания особой формы.
Для способа сварки (пайки, склеивания), указанного в варианте задания, назовите: а) достоинства, б) недостатки, в) особенности применения.
16. Ручная дуговая сварка.
17. Автоматическая дуговая сварка под флюсом.
18. Дуговая сварка в защитном газе.
19. Электрошлаковая сварка.
20. Лучевые способы сварка.
21. Плазменная сварка.
22. Контактная сварка.
23. Холодная сварка.
24. Сварка трением.
25. Ультразвуковая сварка.
26. Сварка взрывом.
27. Диффузионная сварка.
28. Газовая сварка.
30. Склеивание.
Назначение режимов резания для различных видов токарной обработки.
Определите: глубину резания; фактическую подачу; фактическое число оборотов шпинделя; фактическую скорость резания; мощность, необходимую на резание;
потребную мощность станка; основное машинное время.
31. На токарном станке 1К62 обтачивается за один проход стальной вал диаметром 50 мм из заготовки диаметром 60 мм на длину 200 мм. Обработка производится проходным резцом с главным углом в плане =600. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=0,6 мм/об, Vт = м/мин. Усилие резания Pz =300 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
32. На токарном станке 1К62 растачивалась за один проход стальная втулка диаметром 30 мм из заготовки диаметром 28 мм на длину 70 мм. Обработка производится проходным резцом с главным углом в плане =450. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=0,4 мм/об, Vт = м/мин. Усилие резания Pz =600 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
33. На токарном станке 1К62 обтачивается предварительно за один проход стальной вал до диаметра 70 мм из заготовки диаметром 80 мм на длину 400 мм.
Обработка производится проходным резцом с главным углом в плане =600.
Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=1, мм/об, Vт =79,17 м/мин. Усилие резания Pz =400 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
34. На токарном станке 1К62 обтачивается предварительно за один проход стальной вал диаметром 35 мм из заготовки диаметром 40 мм на длину 400 мм.
Обработка производится быстрорежущим резцом Р18 с главным углом в плане =450. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=1,1 мм/об, Vт =50 м/мин. Усилие резания Pz =300 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
35. На токарном станке 1К62 произвести растачивание в один проход стального кольца до диаметра 60 мм из заготовки с внутренним диаметром 110 мм на длину 80 мм. Обработка производится расточным резцом с главным углом в плане =600. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=0,44 мм/об, Vт =140 м/мин. Усилие резания Pz =230 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
36. На токарном станке 1К62 обтачивается предварительно за один проход стальной вал диаметром 90 мм из заготовки диаметром 100 мм на длину 250 мм.
Обработка производится проходным резцом с главным углом в плане =450.
Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт=0,96 мм/об, Vт =59 м/мин. Усилие резания Pz =500 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспорта 1К62.
37. На токарном станке 1К62 обтачивается предварительно за один проход стальной вал диаметром 50 мм из заготовки диаметром 60 мм на длину 200 мм.
Обработка производится проходным резцом с главным углом в плане =600.
Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт=0,68 мм/об, Vт =150,72 м/мин. Усилие резания Pz =275 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
38. На токарном станке 1К62 растачивалась за один проход стальная втулка с диаметром отверстия 25 мм (до расточки) до диаметра30 мм на длину 60 мм.
Обработка производится расточным резцом с главным углом в плане =450.
Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт=0,41 мм/об, Vт =47,1 м/мин. Усилие резания Pz =600 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
39. На токарном станке 1А62 обтачивается предварительно за один проход стальной вал диаметром 60 мм из заготовки диаметром 70 мм на длину 150 мм.
Обработка производится проходным резцом с пластинкой из твердого сплава Т15К6, главный угол в плане =450. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания выбраны по «Справочнику режимов резания» при точении с учетом всех поправочных коэффициентов на скорости резания и соответственно равны Sт=1,27 мм/об, Vт =100 м/мин. Усилие резания Pz =300 кГ. Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
40. На токарном станке 1К62 производилось получистовое растачивание за один проход стального кольца до диаметра 30 мм из заготовки с внутренним диаметром 28 мм на длину 70 мм. Обработка производится расточным резцом с главным углом в плане =450. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости резания равны Sт=0,44 мм/об, Vт =38 м/мин. Усилие резания Pz =230 кГ.
Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
41. На вертикально-сверлильном станке 2Н135 сверлиться отверстие диаметром 10 мм на глубину 50 мм. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт = 0,40 мм/об, Vт =25 м/мин. Крутящий момент Мкр = Н*м.Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
42. На вертикально-сверлильном станке 2Н135 сверлиться сквозное отверстие диаметром 30 мм в детали толщиной 75 мм. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт= 0,40 мм/об, Vт =25 м/мин. Крутящий момент Мкр = 85 Н*м.Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
43. На вертикально-сверлильном станке 2Н135 сверлиться сквозное отверстие диаметром 28 мм в детали толщиной 95 мм. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт= 0,45 мм/об, Vт =28 м/мин. Крутящий момент Мкр = 97 Н*м.Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
44. На вертикально-сверлильном станке 2Н135 сверлиться отверстие диаметром 10 мм на глубину 30 мм. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт = 0,45 мм/об, Vт =30 м/мин. Крутящий момент Мкр = Н*м.Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
45. На вертикально-сверлильном станке 2Н135 сверлиться сквозное отверстие диаметром 10 мм в детали толщиной 50 мм. Теоретическое значение поперечной подачи и скорости равны Sт= 0,35 мм/об, Vт =27 м/мин. Крутящий момент Мкр = 80 Н*м.Назначить режимы резания с учетом паспортных данных станка.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ.
Вариант контрольной работы определяется двумя последними цифрами шифра (до 30). Если последние две цифры превышают значение 30, то вычитанием из числа шифра число 30 получаем заданный вариант. Например: последние две цифры шифра 42, тогда вариант контрольной работы – 12.В таблице, в клетке пересечения шифра и соответствующей главы указаны номера заданий контрольной работы.
№ варианта № варианта
IV. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ.
1. Что изучает наука "Материаловедение". Характерные свойства металлов.Этапы получения чистых металлов.
2. Характерные признаки черных металлов. Классификация и применение черных металлов.
3. Характерные признаки цветных металлов. Классификация и применение цветных металлов.
4. Аморфное и кристаллическое строение материалов. Строение металлов.
Типы кристаллических решеток.
5. Свойства кристаллических тел: аллотропия и анизотропия.
Примеры аллотропических превращений металлов.
6. Формирование структуры литого металла. Процессы кристаллизации.
Первичная и вторичная; самопроизвольная и несамопроизвольная кристаллизации.
Процесс модифицирования.
7. Кривые нагрева и охлаждения металлов. Кривая охлаждения чистого железа.
8. Строение стального слитка. Дендритное строение кристаллов.
9. Дефекты и несовершенства реального кристалла. Влияние дефектов на свойства металла.
10. Формирование структуры деформированных металлов и сплавов.
Наклеп и рекристаллизация.
11. Физические, химические и технологические свойства металлов.
12. Механические свойства металлов: прочность, пластичность, упругость.
13. Механические свойства металлов: твердость, ударная вязкость, усталость, выносливость.
14. Методы испытаний металлов на твердость, прочность, пластичность, ударную вязкость.
15. Методы изучения структуры и строения металлов.
16. Металлические сплавы. Способы получения сплавов. Что такое компонент, система и фаза.
17. Виды сплавов в зависимости от расположения атомов в кристаллической решетке.
18. Диаграммы состояния сплавов (ДСС). Их назначение и принципы построения.
19. ДСС «Железо - цементит». Основные точки, линии и области диаграммы. Превращения, описываемые диаграммой.
20. Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
21. Получение чугуна.
22. Получение стали.
23. Чугуны. Состав, классификация, маркировка и применение чугунов.
24. Углеродистые стали. Состав и применение углеродистых сталей.
Влияние содержания углерода на свойства стали.
25. Классификация углеродистых сталей.
26. Легированные стали. Состав легированных сталей. Влияние легирующих компонентов на свойства стали.
27. Классификация легированных сталей.
28. Сущность термической обработки. Основные этапы термической обработки.
29. Превращения, происходящие в сталях при нагреве в процессе термической обработки.
30. Превращения, происходящие в сталях при разных скоростях охлаждения.
31. Отжиг и нормализация, как операции термообработки. Виды и назначение.
32. Закалка, как операция термообработки. Назначение и виды закалки.
33. Отпуск и старение, как операции термообработки. Их виды и назначение.
34. Дефекты, возникающие при термической обработке.
35. Химико - термическая обработка. Стадии ХТО.
36. Операции ХТО: цементация, азотирование, цианирование.
37.Операции ХТО: диффузионная металлизация, силицирование, борирование.
38. Термомеханическая обработка. Виды ТМО.
39. Классификация конструкционных материалов.
40. Материалы с повышенной и высокой прочностью.
41. Материалы с повышенными технологическими свойствами.
42. Износостойкие стали.
43. Материалы с высокими упругими свойствами.
44. Материалы с малой плотностью и высокой удельной прочностью.
жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.
46. Материалы, устойчивые к воздействию внешней рабочей среды.
Коррозия. Способы защиты металлов от коррозии.
47. Материалы с особыми электрическими свойствами.
48. Материалы с особыми магнитными свойствами.
49. Сплавы с «памятью». Аморфные сплавы (металлические стекла).
50. Медь и сплавы на ее основе. Их получение, применение и маркировка.
51. Алюминий и его сплавы. Их получение, применение и маркировка.
52. Магний и сплавы на его основе. Их получение, применение и маркировка.
53. Титан и сплавы на его основе. Их получение, применение и маркировка.
54. Антифрикционные материалы: баббиты.
инструментальных материалов.
углеродистые, легированные и быстрорежущие.
57. Стали для измерительного инструмента. Стали для инструментов ОМД.
применение и маркировка.
59. Сверхтвердые материалы на основе алмаза. Абразивные материалы.
60. Полимеры. Строение полимеров. Пластмассы. Состав пластмасс.
Пластмассы термопластичные и реактопластичные.
61. Основные виды пластмасс, их свойства и применение.
62. Резины и резинотехнические изделия. Их состав, получение, основные свойства и применение.
63. Древесные материалы. Их виды, основные свойства и применение.
64. Стекло неорганическое и органическое. Виды, основные свойства и применение.
65. Керамика, минеральные материалы. Их виды, основные свойства и применение.
66. Пленкообразующие материалы: клеи, герметики, лаки, краски. Их виды, основные свойства и применение.
67. Композиционные материалы. Характерные особенности. Понятие матрицы и армирующего материала.
68. Дисперсно-упрочненные композиты. Виды, свойства и применение.
69.Волокнистые композиты. Виды, свойства и применение.
70.Рациональность выбора и применения материалов с точки зрения материалосбережения, энергосбережения и охраны окружающей среды.
«