Материаловедение: свойства, классификация и обработка металлов и сплавов

6!.doc

Практическое занятие 6
СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ
Цель – проанализировать применение методов математической
статистики для оценки качества изделий
В производстве при анализе и контроле качества изделий инженер-технолог
наиболее часто решает следующие задачи:
определение показателей качества на основе статистической обработки
выборок с оценкой достоверности полученных значений методом доверительных
сравнение показателей качества с заданными значениями или между собой с
помощью проверки статистических гипотез;
определение закона распределения показателей качества с проверкой
соответствия опытного распределения с теоретическим а также выполнение
анализа точности обработки методом кривых распределения;
обеспечение изготовления изделий без брака (определение процента
вероятного брака а также числа изделий требующих доработки) при этом
необходимо доказать гипотезу распределения показателя качества по
корректировка технологических процессов в ходе производства с помощью
выборочного контроля показателей качества выполнение анализа точности
обработки с использованием контрольных карт средних арифметических
значений размахов и средних квадратических отклонений.
Имея следующие данные:
α=001 – уровень значимости;
N1=20; N2=8 – объемы выборки;
Rma Rmax2=142 мкм – средние значения наибольшей высоты профиля
=12 мм2; 22= 28 мм2 – дисперсии.
Необходимо сравнить средние значения наибольшей высоты профиля
шероховатости шлифовальных валов на двух технологических режимах.
Проверяем гипотизу о равенстве выборочных дисперсий:
Fрасч Fкр=> Н0 – принимаем а значит уровень точности станка не
Вычисляем средневзвешенную дисперсию.
Проверяем гипотезу о равенстве средних значений:
[pic] - степень свободы.
tрасч tкр => H1=> гипотеза о равенстве средних не принимается настроечный
размер за данный промежуток времени изменился т.к. выборочные дисперсии
неоднородны выясним значение критерия:
Сравнивая среднее значение наибольшей высоты профиля шероховатости валов на
двух технологических режимах в зависимости от α n и 2. Мы получили
значительные расхождения между выборочными средними. Это значит что
настроечный размер изменился.

3 м-вед.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Цепь работы: ознакомление с основными марками цветных сплавов и
композиционных материалов их свойствами и применением.
В настоящее время существует 3 группы материалов:
) металлические материалы (черные и цветные);
) неметаллические материалы (керамические материалы; стекло;
) композиты на металлической или неметаллической основе.
I Классификация и маркировка цветных сплавов.
Технически чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной
стойкостью малым удельным электросопротивлением и высокой
По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ 859-78):
Марка меди МВЧ МОО МО М1 М2 М3
% Cu+Ag не менее 99993 9999 9995 999 997 995
После обозначения марки указывают способ изготовления меди:
Медь огневого рафинирования не обозначается.
МООк - технически чистая катодная медь содержащая не менее 9999% меди и
МЗ - технически чистая медь огневого рафинирования содержит не менее
Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни.
Бронзы- это сплавы меди с оловом (4 - 33% Sn хотя бывают без оловянные
бронзы) свинцом (до 30% Pb) алюминием (5-11% AL) кремнием (4-5% Si)
сурьмой и фосфором (ГОСТ 493-79 ГОСТ 613-79 ГОСТ 5017-74 ГОСТ 18175-
Латуни - сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия
кремния свинца никеля марганца (ГОСТ 15527-70 ГОСТ 17711-80).
Медные сплавы предназначены для изготовления деталей методами литья
называют литейными а сплавы предназначенные для изготовления деталей
пластическим деформированием - сплавами обрабатываемыми давлением.
Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия (Бр или Л) после
чего следуют первые буквы названий основных элементов образующих сплав и
цифры указывающие кол-во элемента в процентах.
Приняты следующие обозначения компонентов сплавов:
Примеры: БрА9Мц2Л - бронза содержащая 9% алюминия 2% Mn остальное
Cu ("Л"' указывает что сплав литейный);
ЛЦ40Мц3Ж - латунь содержащая 40% Zn 3% Mn ~
Бр0Ф80-03 - бронза наряду с медью содержащая 8% олова и 03% фосфора;
ЛАМш77-2-005 - латунь содержащая 77% Cu 2% Al 0055 мышьяка остальное
Zn (в обозначении латуни предназначенной для обработки давлением первое
число указывает на содержание меди).
В несложных по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди:
Л96 - латунь содержащая 96% Cu и ~4% Zn (томпак);
Лб3 - латунь содержащая 63% Cu и -37% Zn.
Алюминий и его сплавы
Алюминий - легкий металл обладающий высокими тепло- и
электропроводностью стойкий к коррозии.
В зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74
бывает особой (А999) высокой (А995 А95) и технической чистоты (А85 А7Е
Алюминий маркируют буквой А и цифрами обозначающими доли процента свыше
Буква "Е" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.
А999 - алюминий особой чистоты в котором содержится не менее 99999%
А5 - алюминий технической чистоты в котором 995% алюминия.
Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие
могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой ковкой
штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74.
К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой
относятся сплавы системы A АмцС; Амг1; АМг45; Амг6.
Аббревиатура включает в себя начальные буквы входящие в состав сплава
компонентов и цифры указывающие содержание легирующего элемента в
К деформируемым алюминиевым сплавам упрочняемым термической обработкой
относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов
(дуралюны ковочные сплавы) а также высокопрочные и жаропрочные сплавы
сложного хим.состава.
Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым номером например: Д1 Д12
Д18 АК4 АК8. Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами "АД" и
условным обозначением степени его чистоты: АДоч (?9998% Al) АД000(?9980%
Аl) АД0(995% Аl) АД1 (9930% Al) АД(?9880% Аl).
Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладает хорошей жидко-
текучестью имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном
для фасонного литья.
Эти сплавы маркируются буквами "АЛ" с последующим порядковым номером: АЛ2
Иногда маркируют по составу: АК7М2; АК21М2 5Н25; АК4МЦ6.
В этом случае "М" обозначает медь "К" - кремний "Ц" - цинк "Н" - никель;
цифра - среднее % содержание элемента.
Из алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют
подшипники и вкладыши как литьем так и обработкой давлением. Такие сплавы
маркируют буквой "А" и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2
А06-1 АН-25 АСМТ. В первые два сплава входят в указанное количество
олова и меди (первая цифра-олово вторая-медь в %) в третий 27-33% Ni и
в четвертый медь сурьма и теллур.
Кроме металлических конструкционных материалов есть и материалы
полученные методами порошковой металлургии где исходными материалами
являются порошки с размером частиц от 1 мм и до долей микрон. Важнейшими
характеристиками порошков являются - текучесть прессуемость и спекаемость.
Например металлические порошки отличаясь высокой активностью хорошо
спекаются но плохо прессуются активно поглощают газы из окружающей среды.
На свойства порошков их поведение при спекании и прессовании оказывают
влияние следующие факторы: 1) размер и форма частиц; 2) плотность порошков
зависящая от внутренней пористости дефектов кристаллической решетки;
содержание окислов и т.д.; 3) химическая активность порошков (зависит от
поверхностной и внутренней энергий). В технике получили широкое применение
твердые сплавы на основе карбидов тугоплавких металлов - вольфрама титана
1 Титан и его сплавы
Титан - тугоплавкий металл с невысокой плотностью. Удельная прочность
титана выше чем у многих легированных конструкционных сталей поэтому при
замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить
массу детали на 40%.
Титан хорошо обрабатывается давлением сваривается из него можно
изготовить сложные отливки но обработка резанием затруднительна.
Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием
хромом молибденом. Титан и его сплавы маркируют буквами "ВТ" и порядковым
номером: ВТ1-00 ВТЗ-1 ВТ4 ВТ8 ВТ14. Пять титановых сплавов обозначены
иначе: 0Т4-0 0Т4 0Т4-1 ПТ-7М ПТ-3В.
Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей
плотностью(1700кгм3).
Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии при повышении температуры
магний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой
прочностью и пластичностью поэтому как конструкционный материал чистый
магний не используется.
Для повышения химико-механических свойств в магниевые сплавы вводят
алюминий цинк марганец и другие легирующие добавки. 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.
Например: МА1-деформируемый магниевый сплав №1; МЛ19-литейный
магниевый сплав №19.
II Композиционные материалы (композиты)
Композиционный материал - неоднородный сплошной материал состоящий из
двух или более компонентов среди которых можно выделить армирующие
элементы обеспечивающие необходимые механические характеристики материала
и матрицу (или связующее) обеспечивающую совместную работу армирующих
элементов. Композиты - многокомпонентные материалы состоящие из
полимерной металлической. углеродной керамической или др. основы
(матрицы) армированной наполнителями из волокон нитевидных кристаллов
тонкодиспeрсных частиц и др. Путем подбора состава и свойств наполнителя и
матрицы (связующего) их соотношения ориентации наполнителя можно получить
материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических
свойств. Использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные
композиционные материалы) или наполнителей различной природы (гибридные
композиционные материалы) значительно расширяет возможности регулирования
свойств композиционных материалов. Армирующие наполнители воспринимают
основную долю нагрузки композиционных материалов. По структуре наполнителя
композиционные материалы подразделяют на волокнистые (армированы волокнами
и нитевидными кристаллами) слоистые (армированы пленками пластинками
слоистыми наполнителями) дисперсноармированные или дисперсно-упрочненные
(с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц). Матрица в композиционных
материалах обеспечивает монолитность материала передачу и распределение
напряжения в наполнителе определяет тепло- влаго- огне - и хим.
стойкость. По природе матричного материала различают полимерные
металлические углеродные керамические и др. композиты.
Наибольшее применение в строительстве и технике получили
композиционные материалы армированные высокопрочными и высокомодульными
непрерывными волокнами. К ним относят: полимерные композиционные материалы
на основе термореактивных (эпоксидных полиэфирных феноло-формальд.
полиамидных и др.) и термопластичных связующих армированных стеклянными
(стеклопластики) углеродными (углепластики) орг. (органопластики)
борными (боропластики) и др. волокнами; металлич. композиционные материалы
на основе сплавов Al Mg Cu Ti Ni Сг армированных борными углеродными
или карбидкремниевыми волокнами а также стальной молибденовой или
вольфрамовой проволокой.
Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al
Mg Ni и их сплавы) упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые
материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами не растворяющимися
в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица
связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсные
частицы) плюс связка (матрица) составляющие ту или иную композицию
получили название композиционные материалы.
Композиционные материалы с неметаллической матрицей нашли широкое
применение. В качестве неметаллических матриц используют полимерные
углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее
распространение получили эпоксидная фенолоформальдегидная и полиамидная.
Угольные матрицы коксованные или пироуглеродные получают из синтетических
полимеров подвергнутых пиролизу. Матрица связывает композицию придавая ей
форму. Упрочнителями служат волокна: стеклянные углеродные борные
органические на основе нитевидных кристаллов (оксидов карбидов боридов
нитридов и других) а также металлические (проволоки) обладающие высокой
прочностью и жесткостью.
Результаты выполнения задания
Марка Название Примерный Назначение способ изготовления
сплава сплава состав (%) заготовок из данного
АЛ4 Алюминиевый Si 80-105 для изготовленияЛитье в
литейный Mg 017-03 деталей средней песчано-глинистых
сплав - Mn 025-05 и большой формах по
силумин Al – 887-9158нагруженности выплавляемым
(сплав (корпуса моделям в кокиле
алюминия с компрессоров под давлением
БрОС5-2 Бронза Sn – 5 Для изготовленияпрессование и
деформируемаяPb – 2 лент листов штамповка
оловянистая -Cu - 93 прутков трубок
сплав меди с проволоки
ВК4 Спеченный WC–96 для армирования из порошковой смеси
твердый сплавСо – 4 инструмента карбида вольфрама
(порошковый) работающего в путем прессовки ее в
вольфрама с условиях ударныхспециальных
кобальтом нагрузок и графитовых
наплавок на пресс-формах и
режущую кромку спекания при
инструмента притемпературе ниже
обработке температуры
хрупких плавления карбидов
Д18 Алюминиевый Cu – 22-30 для заклепок и метод холодной
деформируемыйMg – 0.2-0.5 других высадки – обработка
сплав высокойAl – остальное ответственных металлов высоким
пластичности Примеси: деталей с давлением (метод
Fe – до 05 высокой холодной объёмной
Si – до 05 прочностью в штамповки).
ЛЖМц59-1-1МногокомпоненCu – 59 для изготовленияобработка давлением
тная литейнаяFe – 1 полуфабрикатного
латунь - Mn – 1 проката (плит
сплав меди с Zn - остальное труб прутков
цинком с профилей);
добавками деталей морских
элементов – самолетов.
Т15К6 ТитановольфраWC – 79 обработка из порошковой смеси
мовый сплав TiC – 15 углеродистых и карбидов путем
Co – 6 легированных прессовки ее в
закаленных графитовых
сталей пресс-формах и
труднообра-батывспекания при
аемых материаловтемпературе ниже
резанием температуры

8.doc

Практическое занятие 8
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ
Цель работы – провести анализ условий работы заданного изделия выбор
материала и технологических процессов получения выбранного материала и
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛИ
Вал-шестерня изготовлена из стали 38Х2МЮА-конструкционная
Химический состав стали:
Среднее содержание углерода обеспечивает вязкость сердцевины что после
азотирования позволяет получить высокую твердость поверхности зубьев и
обеспечить достаточную прочность всей детали.
Добавки марганца повышают твердость и износостойкость стали.
Кремний увеличивает прочность при сохранении вязкости а также повышает
упругость материала.
Добавки хрома при незначительном снижении пластичности повышают прочность
и коррозионную стойкость стали.
Молибден увеличивает упругость и коррозионную стойкость.
Алюминий повышает вязкость и коррозионную стойкость.
Также содержание молибдена и алюминия являются обязательными для
азотируемости стали. В свою очередь азотирование позволяет значительно
увеличить износостойкость и предел выносливости при циклопеременных
Конфигурация поверхностей не вызывает значительных трудностей при
получении заготовки. При анализе детали был выявлены следующие недостатки:
-Отсутствие канавок под выход инструмента на шлифуемых шейках.
-Отсутствуют фаски на шлицевом соединении.
-Нет допусков на торцевое биение и перпендикулярность упорных торцов
Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных
элементов: диаметральных и линейных размеров зубчатого венца. Это
способствует использованию стандартных режущих и измерительных
Деталь имеет точность и шероховатость которые можно получить
стандартным унифицированным инструментом при стандартном
технологическом процессе.
Материал заготовки отвечает требованиям технологии изготовления:
при изготовлении нет необходимости применять сложные
технологические процессы изготовления детали; для хранения
материала нет необходимости создавать определенные условия хранения
Шероховатость базовых поверхностей удовлетворяет требованиям
точности установки детали ее обработки и контроля.
Деталь симметрична относительно своей оси.
На детали имеются канавки для свободного выхода режущего
инструмента и фаски причем все эти элементы являются
унифицированными что способствует повышению технологичности
Способ получения полуфабрикатов.

Задание 6 по матер-ю вар13.doc

Практическое занятие 6
СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ
Цель – проанализировать применение методов математической статистики для
оценки качества изделий.
Уровень значимости ( = 001;
Обьём выборок: N1 = 10; N2 = 15;
Шероховатость мкм: [p [p
Дисперсия мкм 2 : (12 = 08; (22 = 42.
Проверяем гипотезу о равенстве выборочных дисперсий Н0: (12 = (22
с помощью критерия Фишера (прил. 51) для уровня значимости ( =
Fрас = (22 (12 = 42 08 = 525.
Так как f1 = NБ – 1 = 15 – 1 = 14 а f2 = NМ – 1 = 10 – 1 = 9 то
Fрас = 525 > F (( ; f1 ; f2)= F(001; 14;9) = 403
и гипотеза о равенстве дисперсий не принимается.
Вычисляем средневзвешенную дисперсию:
Проверяем гипотезу о равенстве средних Н0: [pic]max1 = [pic]max2 с
помощью критерия Стьюдента (прил. 49).
Так как для степени свободы f = N1+ N2 – 2 = 10 + 15 – 2 = 23
то гипотеза о равенстве средних не принимается. Следовательно при
принятом уровне значимости ( = 001 различия в шероховатостях
шлифованных поверхностей валов на двух технологических режимах существенны.
Следует вычислить значение критерия:
Следовательно разницу между выборочными средними считать значимой т.е.
настроечный размер за заданный промежуток времени изменился.

8!.doc

Практическое задание №8
Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия выбор
материала и технологических процессов получения выбранного материала и
Анализ конструкции и условий работы детали или инструмента.
К корпусным относят детали обеспечивающие взаимное расположение
деталей узла и воспринимающие основные силы действующие в машине.
Корпусные детали обычно имеют довольно сложную форму поэтому их получают
методом литья (в большинстве случаев) или методом сварки (при единичном и
мелко - серийном производстве). Для изготовления корпусных деталей широко
используют чугун сталь а при необходимости ограничения массы машин -
легкие сплавы (Алюминиевые магниевые).
При конструировании литой корпусной детали стенки следует по
возможности выполнить одинаковой толщены.Основной материал корпусов- серый
чугун не ниже марки СЧ15.
Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень
механических и эксплуатационных характеристик при заданной массе
конфигурации точности размеров и шероховатости поверхности.
При проектировании отливки должны учитываться литейные свойства
сплавов а также технологии изготовления модельного комплекта литейной
формы стержней очистка и обрубка отливок а также их дальнейшая
обработка. Необходимо стремиться к уменьшению массы и упрощению
конфигурации. Отливки надежно работают в реактивных двигателях атомных
энергетических установках и других машинах ответственного назначения. Они
используются в изготовлении строительных конструкций металлургических
агрегатов морских судов деталей бытового оборудования машиностроении.
Исходя из условий эксплуатации можно сказать что материал изделия
должен обладать следующими свойствами:
высокая конструктивная прочность;
высокое сопротивление хрупкому разрушению;
низкий температурный порог хладноломкости;
сопротивляемость ударным нагрузкам;
высокое усталостное сопротивление;
сопротивление износу;
Высокая коррозионная стойкость;
В соответствии с требованиями можно использовать литейные сплавы.
Требования к материалам используемым для получения отливок: состав
материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-
механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть
стабильными в течение всего срока эксплуатации отливки.
Материалы должны обладать хорошими литейными свойствами (высокой
жидкотекучестью небольшой усадкой низкой склонностью к образованию
трещин и поглощению газов герметичностью) хорошо свариваться легко
обрабатываться режущим инструментом. Они не должны быть токсичными и
вредными для производства. Необходимо чтобы они обеспечивали
технологичность в условиях производства и были экономичными.
Чугун является наиболее распространенным материалом для получения
фасонных отливок. Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок.
Широкое распространение чугун получил благодаря хорошим
технологическим свойствам и относительной дешевизне. Из серого чугуна
получают самые дешевые отливки (в 15 раза дешевле чем стальные в
несколько раз – чем из цветных металлов). Область применения чугунов
расширяется вследствие непрерывного повышения его прочностных и
технологических характеристик. Используют серые высокопрочные ковкие и
легированные чугуны.
СЧ15. Химический состав:
5-3.7 2-2.4 0.5-0.8 до 0.15 до 0.2
Твердость материала СЧ15 HB 10 -1 = 130 - 241 МПа
Предел кратковременной прочности: 150 [МПа]
Сталь как литейный материал применяют для получения отливок деталей
которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими
свойствами. Чем ответственнее машина тем более значительна доля стальных
отливок идущих на ее изготовление.
Стальные отливки после соответствующей термической обработки не уступают
по механическим свойствам поковкам.
Используются: углеродистые стали 15Л 55Л; легированные стали 25ГСЛ
ХГСЛ 110Г13Л; нержавеющие стали 10Х13Л 12Х18Н9ТЛ и др.
Л. Химический состав:
Линейная усадка- 1512-1521%
Показатель трещиноустойчивости -2.2-2.3 Кт.у.
Жидкотекучесть -1.0 Кж.т.
Среди литейных материалов из сплавов цветных металлов широкое применение
Отливки из алюминиевых сплавов составляют около 70 % цветного литья.
Они обладают высокой удельной прочностью высокими литейными свойствами
коррозионной стойкостью в атмосферных условиях.
Наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы системы
алюминий – кремний (Al-Si) – силумины АЛ2 АЛ9. Они широко применяются в
машиностроении автомобильной и авиационной промышленности
электротехнической промышленности.
Также используются сплавы систем: алюминий – медь алюминий – медь –
кремний алюминий – магний.
АЛ2 .Химический состав.
Fe Si Mn Ti Al Cu Zr Mg Zn Примесей до 1.5 10 - 13 до
5 до 0.1 84.3 - 90 до 0.6 до 0.1 до 0.1 до 0.3 всего
7 Линейная усадка % : 0.8
Плотность материала 2650 [кгм3]
Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) -168 [Вт(м·град)]
Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ) -838 [Дж(кг·град)]
Предел кратковременной прочности -190 [МПа]
Предел текучести для остаточной деформации-120[МПа]
Исходя из свойств данных образцов можно сказать что наиболее
подходящим материалом является чугун серый СЧ15 так как имеет наиболее
высокие прочностные качества и обладает наименьшей стоимостью.
Способ получения полуфабрикатов.
Выбор метода изготовления заготовки зависит от формы и размеров детали
ее материала и назначения объемов производства и т. д. Лучшим методом
является тот при котором заготовки получаются более дешевыми включая
стоимость последующей механической обработки и имеют требуемое качество.
Важнейшим фактором при выборе метода изготовления заготовок является
экономия металла. Значительное сокращение расхода металла достигается при
использовании технологических процессов малоотходного производства
заготовок размеры которых максимально приближаются к размерам деталей.
Экономия металла достигается благодаря сокращению припусков под
механическую обработку и повышению точности размеров заготовки.
Основные положения к выбору способа литья.
При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь
должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно
снизить конструктивными и технологическими мероприятиями. Часто
закладывается неоправданно большой запас прочности деталей работающих при
незначительных нагрузках. За счет изменения конструкции образования
выемок изменения толщины стенок применения коробчатых или тавровых
сечений можно достичь значительной экономии металла. При анализе
требований предъявляемых в процессе эксплуатации возможна замена
дорогостоящих материалов.
При выборе способа получения отливки необходимо оценить все
положительные и отрицательные стороны возможных технологических процессов
провести сравнительный анализ.
При сравнении различных способов литья необходимо учитывать различные
Технологические свойства сплава. При пониженной жидкотекучести
нежелательно применять литье в металлические формы. При высокой склонности
к усадке нежелательно применять литье в металлические формы так как
возможно образование трещин из-за низкой податливости формы а также литье
под давлением из-за сложности пресс-формы.
Возможности способов для получения отливок без дефектов литейного
происхождения и для обеспечения равномерной мелкозернистой структуры
высоких механических свойств.
Технологичность конструкции детали применительно к каждому
рассматриваемому способу. Сложные по конфигурации отливки получают литьем
под давлением по выплавляемым моделям в песчаных формах. Литьем в кокиль
получают отливки с простой наружной конфигурацией а центробежным литьем –
отливки типа тел вращения. Наиболее тонкостенные отливки получают литьем
по выплавляемым моделям и литьем под давлением. Специальные способы литья
применяют для получения мелких и средних отливок при литье в песчаные
формы габариты и масса отливок не ограничены.
Следует выбирать способ обеспечивающий заданную точность размеров и
шероховатость поверхности. Высокое качество поверхности дает возможность
сохранить при механической обработке литейную корку имеющую повышенную
твердость и износостойкость снизить себестоимость готовых деталей за счет
Специальные способы литья целесообразно применять в крупносерийном и
массовом производствах
Необходимо учитывать возможности имеющегося оборудования уровень
литейной технологии и технологии механической обработки.
Наиболее точным показателем определяющим эффективность применения того
или иного способа является себестоимость.
Отливки изготовляемые литьем в песчаные формы
Внешние контуры отливок должны представлять собой сочетание простых
геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей с
плавными переходами.
Стремятся к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали.
Это облегчает изготовление модельного комплекта а также процессы
формовки сборки форм и очистки отливок. При этом отливка должна иметь
один плоский разъем и располагаться по возможности в одной полуформе.
Контуры литых деталей должны обеспечивать формовку без дополнительных
Необрабатываемые поверхности перпендикулярные к плоскости разъема
должны иметь конструктивные уклоны.
Внутренние полости сложных отливок необходимо изготавливать с минимальным
В конструкции должно быть достаточное число окон для прочного крепления
стержней в форме удаления газов из стержня и удобства выбивки стержней из
отливки. В конструкции детали следует избегать пазов и узких полостей при
выполнении которых возможно образование песчаных раковин из-за разрушения
стержней потоком расплавленного металла
Минимальные диаметры отверстий в отливках выбираются в зависимости от
материала и толщины стенки.
Литье по выплавляемым моделям применяют для изготовления заготовок
сложной формы из стали и цветных металлов. Литье выполняют по высокоточным
керамическим моделям которые точно соответствуют контуру обрабатываемой
заготовки. Этот метод изготовления обеспечивает высокую точность:
большинство поверхностей заготовки не требуют механической обработки а
часть подвергается только чистовой и финишной обработке. Экономически
выгодно литье по выплавляемым моделям применять для изготовления деталей
Литые корпуса изготовляют по следующей технологической схеме:
отливки обрубка отжиг снятие литейной корки старение.
Механическую обработку корпусов приспособлений начинают с обработки
базовых поверхностей. Исходной базой обычно является опорная поверхность
корпуса. Если опорная поверхность круглая ее обтачивают на токарном
лобовом или на карусельном станке а если прямоугольная или восьмигранная
то фрезеруют на вертикально-фрезерном станке. После обработки базовых
поверхностей обрабатывают крепежные пазы в основании корпуса. Затем
следует предварительная обработка остальных элементов корпуса после
которой базовые поверхности обрабатывают начисто шлифованием. Плоскости
корпуса предназначенные для установки на них элементов приспособления
также подвергают чистовой обработке в соответствии с классом чистоты
указанным на чертеже. Эта обработка может быть выполнена чистовым
точением шлифованием а если нужно то и шабрением с проверкой по

гомогенизация (часть 1).doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ОТЛИВОК (гомогенизация)
Цель работы - разобрать процесс гомогенизации отливок (устранения
ликвационной неоднородности).
Графические зависимости изменения i и D от температуры
Сталь 10X18H10Т диффундирующий элемент – Mn
TK 1160 1215 1270 1320 1373 1423 1493
Ds 2.00*10-11.85*10-17.37*10-11.75*10-13.38*10-11.10*10-14 2.09*10-14
6 6 5 5 (1100*10-17(2090*10-17
(185*10-(737*10-(175*10-1(338*10-1) )
График зависимости Ds (коэффициент диффузии диффундирующего
элемента в твердом теле) от температуры
Степень гомогенизации характеризуется показателем остаточной
микроликвации определяемую по формуле i = [pic]
l0=d2 где d (м) – расстояние между дендритными ветвями
d (м) =271*10-20 + 0003* h (м) = 0.000345м.
h-толщина затвердевшего металла (h=115мм=0.115м) – задано
i 0999976 0999779 0999120 0997911 0995969 0986942 0975336
Рис.1 Для t=1час (3600сек) h =115мм
TK 1320 1160 1215 1270 1373 1423 1493
i 0999928 0999337 0997362 0993746 0987957 0961335 0927817
Рис.2 Для t=3часа (3*3600сек)
i 0999283 0993390 0973926 0939194 0885889 0674138 0472740
Рис.3 Для t=30час. (30*3600сек) h =115мм.
i 0997370 0975932 0907506 0794172 0640755 0234904 0063781
Рис.4 t=30час. (30*3600сек) h =50мм.
Из анализа графиков приведённых на рис. 1-4 микроликвация уменьшается с
увеличением температуры и времени выдержки. А также зависит от удаления от
захолаживающей стенке формы (чем ближе к стенке тем меньше остаточная
микроликвация т. к. меньше расстояния между дендритными ветвями).
На основании этого анализа рекомендациями по уменьшению i будет:
Проведение гомогенезации при достаточно высоких (допустимых для данного
сплава) температурах;
Максимально возможная выдержка по времени при температуре гомогенезации
Минимально возможные размеры отливок и их длительное равномерное
Ду25Ру16. материал корпуса сталь
Химическое оборудование .изготовлено из нержавеющей стали Х 18 Н 10 Т.
трубы из стали: 10Х18Н10Т
Товары народного потребления из нержавеющей стали: 10Х18Н10Т

Материаловедение. Задание 7 (2).doc

Практическое занятие 7
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Цель - рассмотреть процессы изменяющие свойства поверхностного слоя детали.
Вариант UН % Материал резца t мм S ммоб r мм
10 ВОК-60 03 012 04
Где: t (мм) - глубина резания; S (ммоб) - подача;
r (мм) - радиус при вершине резца.
При обработке резанием под воздействием силы в поверхностном слое
материала заготовки возникают упругие и пластические деформации.
Пластическое деформирование материала сопровождается его упрочнением
(наклепом) и изменением его механических физических и химических свойств.
Cтепень наклепа UH (%) определяется как:
где - соответственно поверхностная и исходная микротвердость
Коэффициент наклепа kн связан со степенью наклепа соотношением:
Uн = (kн – 1)*100% kH = 1 + UH 100% = 11
С другой стороны коэффициент наклепа kн определяется зависимостью
kн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 в которой отражены заданные
условия обработки и соответствующие коэффициенты для закаленной стали
Г твердостью HRC3 62 64 ( табл. 17 метод. указаний). Таким образом
преобразуя уравнение определим максимально допустимую скорость резания.
Выполнение данной технологической операции приводит к наклепу
поверхностного слоя характеризующимся количественным показателем –
глубиной наклепа hН (мкм) которая рассчитывается по зависимости:
hн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 где V = 100975 ммин а остальные
данные – это заданные условия обработки и соответствующие коэффициенты
для закаленной стали 65Г твердостью HRC3 62 64 ( табл. 17 метод.
hн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 = [pic]
Тонкое (чистовое) точение применяется как финишная обработка
закалённой детали без последующего шлифования.
поверхностным слоем.
Поверхностный слой– наружный слой детали имеющий макро- и микроотклонения
от идеальной геометрической формы и измененные физико-химические свойства
по сравнению со свойствами основного материала.
Технологическая наследственность– явления частичного сохранения свойств
объектов от предшествующих технологических операций к последующим.
Наклёп— упрочнение поверхности металлов и сплавов вследствие изменения их
структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при
температуре ниже температуры рекристаллизации.
Чистовая обработка–получение поверхностей с малой шероховатостью точных по
форме и размерам. Если требуемую шероховатость поверхности нельзя получить
обычным проходным резцом то применяют чистовые резцы предназначенные
только для чистовой обработки.
Минералокерамика — материалы полученные методами порошковой металлургии из
природных минералов преимущественно оксидов и отличаются как правило
высокой твёрдостью жаропрочностью и износостойкостью. Например
металлокерамические пластинки из Аl2O3 с добавками Мо и Сг применяют для
армирования металлорежущего инструмента обеспечивая ему наибольшую
температуростойкость (1100—1200 °С) и износостойкость.
Заменитель: Сталь 70 сталь У8А сталь 70Г сталь 60С2А сталь 9ХС
сталь 50ХФА сталь 60С2 сталь 55С2
Классификация Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение пружины рессоры упорные шайбы тормозные ленты
фрикционные диски шестерни фланцы корпусы подшипников
зажимные и подающие цанги и другие детали к которым
предъявляются требования повышенной износостойкости и
детали работающие без ударных нагрузок.
Химический состав в % материала 65Г
C Si Mn Ni S P Cr Cu 0.62 - 0.7 0.17 - 0.37 0.9 - 1.2 до
25 до 0.035 до 0.035 до 0.25 до 0.2
Механические свойства:
sв=980МПа - Предел кратковременной прочности
sT=785 МПа- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной
d5=8 % -Относительное удлинение при разрыве
HB - Твердость по Бринеллю [МПа]
Твердость материала после отжига 241 МПа
Твердость материала без термообработки 285 МПа

7!.doc

Практическое занятие 7
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Цель – рассмотреть процессы изменяющие свойства поверхностного
Наружный слой детали имеющий макро- и микро отклонения от идеальной
геометрической формы и измененные физико-химические свойства по сравнению
со свойствами основного материала называют поверхностным слоем. Он
формируется и при изготовлении и эксплуатации детали и по глубине может
составлять от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров.
Тонкое точение – метод отделочной обработки поверхностей заготовок
необходимый для повышения точности уменьшения шероховатости поверхностей и
для эстетических или санитарно-гигиенических целей.
Тонкое обтачивание осуществляется при высоких скоростях резания малых
глубинах и подачах токарными резцами с широкими режущими лезвиями
расположенными строго параллельно оси обрабатываемой заготовки.
Композит 01 – материал инструмента;
t = 04 мм – глубина резания;
S = 114 ммоб – подача;
r = 04 мм – радиус при вершине резца;
k0=175; k1=0029 ; k2=0016; k3= -004; k4=0031.
Изменяя поверхностный слой детали из закаленной стали 65Г при заданной
степени наклепа и условиями обработки мы изменяем геометрические и физико-
химические характеристики тем самым повышая эксплуатационные свойства
Предельно допустимая V тонкого точения определяется для того чтобы эти
характеристики не нарушить и не испортить деталь.
Подача и глубина резания определяют нагрузку на резец и температуру
резания. С увеличением подачи и глубины резания интенсивнее износ резца
что ограничивает скорость резания. Для достижения большей
производительности резания выгоднее работать с большими сечениями среза за
счет уменьшения скорости резания.
На скорость резания допускаемую резцом влияют следующие факторы:
стойкость режущего инструмента физико-механические свойства
обрабатываемого металла подача и глубина резания геометрические элементы
режущей части резца размеры сечения державки резца смазочно-охлаждающая
жидкость максимально допустимая величина износа резца.

Задание 5 по матер-ю.doc

Практическое занятие 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
Цель работы – разобрать процесс сборки неразъемных соединений
определяющий параметры технологического оборудования.
Задание 5.1 Определить усилие необходимое для выполнения операции
отбортовки медной трубки.
Сила Ротб. необходимая для отбортовки трубки рассчитывается по формуле:
Где: К = 57 - коэффициент учитывающий размеры свойства материала
трубок и характер выполняемой операции
(по табл. 16 метод. указ.);
S = 2мм – толщина стенки;
D = 11мм – наружный диаметры трубки;
d = 7мм – внутренний диаметры трубки;
D1 = 15 мм - диаметр развальцованного конца трубки;
(T = 60 МПа = 60 [pic] - предел текучести медной трубки.
Задание 5.2 Рассчитать усилие Р необходимое для образования
потайной головки медной заклёпки при холодной клёпке.
Усилие Р рассчитывается по формуле:
Где: Ф = 262 - коэффициент формы замыкающей головки
заклепки (табл. 15);
d = 19мм - диаметр стержня заклепки;
(В = 220 МПа = [pic] - предел прочности материала заклепки
Примерные схемы и краткое описание технологических процессов
приведены на рисунках 123
Рис. 1 Двойная отбортовка трубок гидравлического привода тормозов
а 6 в -последовательные операции; 1 -установочный штырь; 2 -пуансон
первой операции; 3 -пуансон второй операции; 4 -половинки матрицы.
Сборка— образование соединений составных частей изделия. Технологический
процесс сборки заключается в последовательном соединений и фиксации всех
деталей составляющих ту или иную сборочную единицу в целях получения
изделий отвечающего установленным на него техническим требованиям. Кроме
этого в процессе сборки осуществляется контроль требуемой точности
взаимного положения деталей.
Соединение — процесс изготовления изделия из деталей сборочных единиц
(узлов) агрегатов путём физического объединения в одно целое. Показатели
работоспособности соединения — это прочность и(или) герметичность а также
технологичность. Является основной частью производственного процесса
Технологическое оборудование – станки инструменты оснастки
контр.измер.аппаратура и т.д. с помощью которых осуществляется
изготовление деталей сборка узлов и изделий.
Проектирование— процесс создания проекта прототипа прообраза
предполагаемого или возможного объекта состояния.В технике— разработка
проектной конструкторской и другой технической документации
предназначенной для осуществления строительства создания новых видов и
образцов. В процессе проектирования выполняются технические и экономические
расчёты схемы графики пояснительные записки сметы калькуляции и
Усилие – наибольшая сила необходимая для сборки неразъёмных соединений при
выполнении отдельных сборочных операций.
Неразъёмное соединение — процесс изготовления изделия из деталей путём
физического объединения в одно неразъемное ( в процессе эксплуатации )
Натяг (соединение с натягом) — технологическая операция получения условно
разъёмного соединения которое получается при вставлении одной детали (или
части её) в отверстие другой детали при посадке с натягом. Обычно соединяют
детали с цилиндрическими или коническими поверхностями также эти
поверхности могут быть эллиптическими призматическими и пр. Для получения
надёжного соединения необходим натяг (положительная разность диаметров вала
и отверстия). После сборки вал и отверстие благодаря упругим и пластическим
деформациям принимают один размер.
Запрессовка– соединение составных частей механизма прессовым давлением
гарантирующим надежную работу узла деталей.
Контактная поверхность — поверхность по которой деформируемый металл
контактирует с технологическим инструментом.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с
относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах
(мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет
его важнейшие эксплуатационные качества.
Клёпка - процесс создания неразъемного соединения элементов конструкции
преимущественно из листового материала при помощи заклепок. Клёпка
включает операции образования отверстий в соединяемых элементах вставку
заклепок получение замыкающей головки т.е. собственно клепка.

4!.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ОТЛИВОК (гомогенизация)
Цель работы - разобрать процесс гомогенизации отливок (устранения
ликвационной неоднородности).
толщина затвердевшего металла 70 мм
параметр остаточной микроликвации:
- Время термообработки t1 = 1 час; t3 = 3 часа
- lo – половина расстояния между дендритными ветвями
- Изменение расстояния между дендритными ветвями в зависимости от удаления
от захолаживающей стенки формы (толщины затвердевшего металла) - d (м)
=271*10-20 + 0003* h (м);
TK 723 773 823 873 973 1073 1173
D 25E-15 104E-14 75E-1489E-13 28E-12437E-12 569E-12
д1 097 087 038 000 000 000 000
д3 091 067 006 000 000 000 000
При гомогенизации параметр остаточной микроликвации при повышение
температуры и изменения значения коэффициента диффузии стремится к 0 а при
температуре 1173 К и 1 равен 0 при температуре 973 К и 3 равен 0. Что
означает что процесс гомогенизации прошел успешно.

плошкин чертёж задание 8.cdw

Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71

Задание 5 по матер-ю вар13.doc

Практическое занятие 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
Цель работы – разобрать процесс сборки неразъемных соединений определяющий
параметры технологического оборудования.
Задание 5.1 Определить усилие необходимое для выполнения операции
развальцовки стальной трубки.
Сила Ро. необходимая для осадки концов трубки на конус рассчитывается по
Где: К = 55 - коэффициент учитывающий размеры свойства материала
стальных трубок и характер выполняемой операции развальцовки (табл. 16
S = 2мм – толщина стенки;
D = 15мм – наружный диаметры трубки;
d = 11мм – внутренний диаметры трубки;
D1 = 19 мм - диаметр развальцованного конца трубки;
(T = 230 МПа = 230 [pic] - предел текучести материала стальной
Задание 5.2 Рассчитать усилие Р необходимое для образования
трубчатой cтальной заклёпки при холодной клёпке.
Усилие Р рассчитывается по формуле:
Где: Ф = 433 - коэффициент формы трубчатой заклёпки (табл. 15);
d = 8мм - диаметр стержня заклепки;
(В = 380 МПа = 380[pic] - предел прочности материала стальной
заклепки при растяжении;
Анализ полученных результатов
Усилие необходимое для выполнения операции развальцовки стальной трубки
значительно больше усилия необходимого для образования трубчатой cтальной
заклёпки при холодной клёпке несмотря на то что предел прочности материала
стальной заклепки при растяжении больше (в 17 раза) чем предел текучести
материала стальной трубки. Данный результат получен так как значение
коэффициента учитывающего размеры свойства материала стальной трубки и
характер выполняемой операции развальцовки значительно больше (в 127 раза)
коэффициента формы трубчатой заклёпки а указанные коэффициенты прямо
пропорциональны соответствующим усилиям.
Примерные схемы и краткое описание технологических процессов
Развальцовка —процесс радиального деформирования трубы в отверстии трубной
решётки теплообменного аппарата с целью создания прочно-герметичного
соединения между трубой и трубной решёткой (осадка концов трубки на конус).
Для осуществления процесса развальцовки используется инструмент называемый
вальцовка. Процесс развальцовки можно разделить на три основных этапа.
Первый - выбор зазора между трубой и трубной решеткой. Второй - совместное
деформирование трубы и трубной решетки. Третий - снятие нагрузки с
внутренней поверхности трубы. В процессе совместного деформирования трубы и
трубной решетки металл трубы переходит преимущественно в зону пластического
деформирования а металл трубной решетки - в зоне упругих деформаций.
Поэтому после прекращения процесса развальцовки трубная решетка
обхватывает" трубу. В результате процесса развальцовки получается
прессовое соединение. Герметичность и прочность этого соединения
обеспечивается контактным давлением между наружной поверхностью трубы и
поверхностью отверстия трубной решётки. Процесс развальцовки используется
при закреплении труб в котлах конденсаторах парогенераторах
маслоохладителях и других видах теплообменных аппаратов. Для осуществления
процесса развальцовки кроме самой вальцовки необходимо ещё иметь и пневмо-
или электропривод с контролем крутящего момента. Наличие у привода
используемого для осуществления процесса развальцовки контроля крутящего
момента позволяет обеспечить необходимое качество соединений труб с
Развальцовка концов труб также является одной из операций формообразования
концов труб. Наиболее часто она применяется при изготовлении разъемных
ниппельных соединений трубопроводов гидравлических и масляных систем.
Развальцовку труб диаметром до 20 мм с толщиной стенки до 1 мм можно
осуществить несколькими способами вручную конусной оправкой.
Первый способ развальцовки концов труб (рис. 1) заключается в том что
конец трубы зажимают приспособлением 2 состоящим из двух половин с гнездом
по наружному диаметру трубы и конусной частью по форме развальцовки затем
вставляют в трубу оправку 1 и наносят несколько ударов молотком.
Рис. 1. Схема развальцовки концов труб:
- оправка развальцовочная ручная 2 - приспособление для зажима 3 -
оправка развальцовочная машинная 4- тиски
Второй способ развальцовки концов труб осуществляют аналогично первому но
вместо нанесения ударов по конусной оправке ее вращают (см. рис. 1) и тем
самым производят развальцовку. При развальцовке этими способами требуемого
класса шероховатости и правильности конуса получить нельзя поэтому
предпочтительным является третий способ - развальцовка на специальных
вальцовочных станках.
Сущность процесса развальцовки на станке состоит в получении конического
раструба действием сосредоточенной силы внутри трубы при помощи
вращающегося инструмента.
Схема процесса развальцовки трубы на станке показана на рис. 2. Инструменту
сообщаются два движения: поступательное под действием силы Р и вращательное
под действием крутящего момента М.
Местные давления действуют на малых участках в местах соприкосновения
участка трубы 3 с роликами 5. Поэтому небольшое усилие Р вызывает
значительные давления что создает зоны 4 пластической деформации трубы.
При вращении оправки 1 зона пластической деформации распространяется по
всей окружности раструба и диаметр трубы увеличивается. При этом происходит
уменьшение исходной толщины стенки трубы S0 до S1 (S0 - исходная толщина
S1 - раскатанная толщина).
Рис. 2. Схема развальцовки трубы на станке ТР-1:
- оправка 2 - ниппель 3 - труба 4 - зона местной пластической
деформации 5 - ролик
Клёпка - процесс создания неразъемного соединения элементов конструкции
преимущественно из листового материала при помощи заклепок. Клёпка
включает операции образования отверстий в соединяемых элементах вставку
заклепок получение замыкающей головки т.е. собственно клепка.
Сборка— образование соединений составных частей изделия. Технологический
процесс сборки заключается в последовательном соединений и фиксации всех
деталей составляющих ту или иную сборочную единицу в целях получения
изделий отвечающего установленным на него техническим требованиям. Кроме
этого в процессе сборки осуществляется контроль требуемой точности
взаимного положения деталей.
Соединение — процесс изготовления изделия из деталей сборочных единиц
(узлов) агрегатов путём физического объединения в одно целое. Показатели
работоспособности соединения — это прочность и(или) герметичность а также
технологичность. Является основной частью производственного процесса
Технологическое оборудование – станки инструменты оснастки
контр.измер.аппаратура и т.д. с помощью которых осуществляется
изготовление деталей сборка узлов и изделий.
Проектирование— процесс создания проекта прототипа прообраза
предполагаемого или возможного объекта состояния.В технике— разработка
проектной конструкторской и другой технической документации
предназначенной для осуществления строительства создания новых видов и
образцов. В процессе проектирования выполняются технические и экономические
расчёты схемы графики пояснительные записки сметы калькуляции и
Усилие – наибольшая сила необходимая для сборки неразъёмных соединений при
выполнении отдельных сборочных операций.
Неразъёмное соединение — процесс изготовления изделия из деталей путём
физического объединения в одно неразъемное ( в процессе эксплуатации )
Натяг (соединение с натягом) — технологическая операция получения условно
разъёмного соединения которое получается при вставлении одной детали (или
части её) в отверстие другой детали при посадке с натягом. Обычно соединяют
детали с цилиндрическими или коническими поверхностями также эти
поверхности могут быть эллиптическими призматическими и пр. Для получения
надёжного соединения необходим натяг (положительная разность диаметров вала
и отверстия). После сборки вал и отверстие благодаря упругим и пластическим
деформациям принимают один размер.
Запрессовка– соединение составных частей механизма прессовым давлением
гарантирующим надежную работу узла деталей.
Контактная поверхность — поверхность по которой деформируемый металл
контактирует с технологическим инструментом.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с
относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах
(мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет
его важнейшие эксплуатационные качества.
Отбортовка — операция холодной штамповки заключающаяся в получении
бортов(горловин) путём выдавливания центральной части заготовки с
предварительно пробитым отверстием в матрицу

Для первой работы. Плюс картинки с 10 стр методички 1-4.docx

Микроструктура - структура металла (сплава) в виде зерен с определенной формой и ориентировкой и (или) в виде одной или нескольких фаз выявляемые при увеличении более 30 крат. При исследовании микроструктуры выявляются структурные составляющие – однообразно повторяющиеся участки во всех частях наблюдаемой структуры.
В сплавах которые получают сплавлением спеканием или одновременным осаждением из газовой фазы отдельных компонентов которые могут вступать (или не вступать) во взаимодействие друг с другом в зависимости от характера физико-химического взаимодействия между компонентами могут образовываться следующие фазы (новая однородная часть системы имеющая свой тип кристаллической решетки состав свойства и отдельную от других частей системы поверхность раздела): жидкие растворы твердые растворы химические соединения. При отсутствии взаимодействия компонентов – фазами в такой системе будут чистые компоненты
Стали в отожженном состоянии состоят из фаз: феррита цементита перлита.
Феррит - твердый раствор внедрения углерода в Feα пластичен ( = 45%) НВ = 70÷80;
цементит - химическое соединение железа с углеродом Fe3C хрупкая фаза с НВ=800;
перлит - механическая смесь кристаллов феррита и цементита по форме кристаллов различают перлит зернистый и пластинчатый НВ=160-260 последний тверже.
Структура стали в отожженном состоянии определяется содержанием в ней углерода и характеризуется нижней левой частью диаграммы состояний железо-цементит.
Микроструктура технического железа (С 002%) - это феррит с незначительным количеством третичного цементита который обычно располагается по границам
зерен основной фазы
Структура доэвтектоидной стали (002С08%) после отжига представлена ферритом и перлитом. Фазы в поле микроскопа имеют разную окраску: феррит – светлую а перлит – темную.
С увеличением в стали содержания углерода количество перлитной фазы будет возрастать при этом прочность и твердость стали повышаются а пластичность уменьшается т.к. в состав перлита входит очень твердая цементитная фаза.
Структура эвтектоидной стали (С = 08%) после отжига состоит полностью из перлита который в зависимости от термической обработки может быть пластинчатым или зернистым. Твердость и предел прочности на растяжение эвтектоидной стали выше чем доэвтектоидной а пластичность ниже.
Структура заэвтектоидной стали (С>08%) состоит из перлита и вторичного цементита. В зависимости от вида термической обработки вторичный цементит может наблюдаться на микрошлифе в виде светлых небольших по величине зерен либо в виде светлой сетки по границам зерен перлита. Количество вторичного цементита в структуре заэвтектоидной стали невелико и увеличивается с увеличением содержания углерода в ней. Наличие в структуре стали цементита приводит к значительному повышению ее твердости и снижению пластичности по сравнению с эвтектоидной сталью.
Величина зерна стали - один из важнейших факторов влияющих на ее свойства. Стали имеющие мелкие зерна обычно обладают более высокими механическими свойствами особенно пластичностью и вязкостью при обычной температуре. С укрупнением зерна понижается ударная вязкость твердость и другие свойства стали.

сдел Практическое занятие 1по матервед .docx

Практическое занятие №1
ИЗОБРАЖЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА
Цель работы – разобрать принципиальную схему металлографического микроскопа получение изображения микроструктуры масштаб изображения.
Масштаб изображения - отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета. Его значение не зависит от наблюдателя или его положения.
Поверхность металлического образца (шлифа):
-полированная гладкая поверхность специально подготовленная для микроскопического исследования;
-протравленная рельефная поверхность с целью выявления границ зёрен и различных структурных составляющих.
Разрешающая способность микроскопа - это способность микроскопа выдавать чёткое раздельное изображение двух близко расположенных точек объекта. Эта характеристика определяется прежде всего длиной волны используемого в микроскопии излучения (видимое ультрафиолетовое рентгеновское излучение). Фундаментальное ограничение заключается в невозможности получить при помощи электромагнитного излучения изображение объекта меньшего по размерам чем длина волны этого излучения.
Структура металла - строение металлов и сплавов которое характеризуется наличием фаз (и дефектов в случае их возникновения в процессе получения металла (изделий)) их количеством взаиморасположением и формой. Традиционно структура металлов и сплавов изучается просматриванием поверхности специально подготовленных образцов (шлифов) или изломов с увеличением до 30 раз (макроанализ) или с помощью микроскопов (микроанализ). Исследование макроструктуры позволяет обнаружить усадочную раковину и газовые пузыри в слитке волокнистость поковок и другие особенности связанные с технологическими способами обработки. При исследовании микроструктуры выявляются структурные составляющие – однообразно повторяющиеся участки во всех частях наблюдаемой структуры.
Увеличение микроскопа - это произведение увеличений объектива и окуляра. Если между объективом и окуляром есть дополнительная увеличивающая система то общее увеличение микроскопа равно произведению значений увеличений всех оптических систем включая промежуточные: объектива окуляра бинокулярной насадки оптовара или проекционных систем.
Гм = об * Гок * q1 * q2 *
где Гм — общее увеличение микроскопа об — увеличение объектива Гок — увеличение окуляра q1 q2 — увеличение дополнительных систем.
Увеличение зависит от наблюдателя. Оно определяется углом под которым наблюдатель видит объект или изображение и зависит от расположения этого объекта (или изображения) относительно глаза.
Принято что увеличение равно единице когда объект находится в плоскости наилучшего зрения невооруженным глазом. Для нормального глаза эта плоскость расположена на расстоянии приблизительно 250 мм. Если расстояние между объектом и глазом больше то объект будет казаться меньшим и наоборот.
Следовательно если говорить что микроскоп дает увеличение 500 это значит что действительное изображение объекта даваемое микроскопом и расположенное в плоскости наилучшего зрения кажется невооруженному глазу в 500 раз большим чем сам объект находящийся на том же расстоянии.
Электронный микроскоп - прибор который позволяет получать сильно увеличенное изображение объектов используя для их освещения электроны. Электронный микроскоп (ЭМ) дает возможность видеть детали слишком мелкие чтобы их мог разрешить световой (оптический) микроскоп. ЭМ – один из важнейших приборов для фундаментальных научных исследований строения вещества особенно в таких областях науки как биология и физика твердого тела.
Существуют три основных вида ЭМ. В 1930-х годах был изобретен обычный просвечивающий электронный микроскоп (ОПЭМ) в 1950-х годах – растровый (сканирующий) электронный микроскоп (РЭМ) а в 1980-х годах – растровый туннельный микроскоп (РТМ). Эти три вида микроскопов дополняют друг друга в исследованиях структур и материалов разных типов.
Обычный просвечивающий электронный микроскоп (ОПЭМ) во многом схож со световым микроскопом. Отличие между ними в том что для освещения образцов в ОПЭМ используется не свет а пучок электронов. В состав обычного просвечивающего электронного микроскопа входят: электронный прожектор ряд конденсорных линз объективная линза и проекционная система которая соответствует окуляру но проецирует действительное изображение на люминесцентный экран или фотографическую пластинку. Источником электронов обычно является нагреваемый катод из вольфрама или гексаборида лантана. Катод электрически изолирован от остальной части прибора и электроны ускоряются сильным электрическим полем. Эта часть прибора носит название электронного прожектора. В колонне микроскопа где движутся электроны должен быть обеспечен вакуум так как электроны сильно рассеиваются веществом. Здесь поддерживается давление не выше чем одна миллиардная атмосферного давления.
Растровый (сканирующий) электронный микроскоп (РЭМ) — прибор основанный на принципе взаимодействия электронного пучка с веществом предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким пространственным разрешением (несколько нанометров) а также о составе строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв.
Принцип работы РЭМ заключающийся в сканировании поверхности образца сфокусированным электронным пучком и анализе отраженных от поверхности частиц и возникающего в результате взаимодействия электронов с веществом рентгеновского излучения. Анализ частиц позволяет получать информацию о рельефе поверхности о фазовом различии и кристаллической структуре приповерхностных слоёв. Анализ рентгеновского излучения возникающего в процессе взаимодействия пучка электронов с образцом дает возможность качественно и количественно охарактеризовать химический состав приповерхностных слоёв.
Растровый туннельный микроскоп (РТМ). В этом микроскопе тоже используется металлическое острие малого диаметра являющееся источником электронов. В зазоре между острием и поверхностью образца создается электрическое поле. Число электронов вытягиваемых полем из острия в единицу времени (ток туннелирования) зависит от расстояния между острием и поверхностью образца (на практике это расстояние меньше 1 нм). При перемещении острия вдоль поверхности ток модулируется. Это позволяет получить изображение связанное с рельефом поверхности образца. Если острие заканчивается одиночным атомом то можно сформировать изображение поверхности проходя атом за атомом.
РТМ может работать только при условии что расстояние от острия до поверхности постоянно а острие можно перемещать с точностью до атомных размеров. Вибрации подавляются благодаря жесткой конструкции и малым размерам микроскопа (не более кулака) а также применению многослойных резиновых амортизаторов. Высокую точность обеспечивают пьезоэлектрические материалы которые удлиняются и сокращаются под действием внешнего электрического поля. Подавая напряжение порядка 10–5 В можно изменять размеры таких материалов на 01 нм и менее. Это дает возможность закрепив острие на элементе из пьезоэлектрического материала перемещать его в трех взаимно перпендикулярных направлениях с точностью порядка атомных размеров.
На рис. 1 приведена принципиальная схема металлографического микроскопа с вертикальным освещением. Полированная и протравленная поверхность S металлического образца помещается перпендикулярно оптической оси микроскопа. На поверхность образца через объектив О падает свет испускаемый источником L. При помощи конденсора С и осветителя I свет фокусируется в пучок приблизительно параллельный оптической оси микроскопа. Объектив принимает световые лучи отражающиеся перпендикулярно от поверхности образца. Лучи которые отражаются от неровностей поверхности не попадают в поле объектива. Следовательно изображение поверхности S образованное при помощи окуляра Е представляет собой большую светлую область пересеченную темными линиями или усеянную темными точками которые соответствуют границам зерен фигурам травления а также разного рода неровностям поверхности. В микроскопе объектив дает действительное увеличенное изображение объ-екта. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение на сетчатке глаза экране или фотографической пластинке.
Рис. 1 Принципиальная схема металлографического микроскопа

Материаловедение. Задание 7.doc

Практическое занятие 7
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Цель - рассмотреть процессы изменяющие свойства поверхностного слоя детали.
Вариант UН % Материал резца t мм S ммоб r мм
10 Композит 01 02 008 08
Где: t (мм) - глубина резания; S (ммоб) - подача;
r (мм) - радиус при вершине резца.
При обработке резанием под воздействием силы в поверхностном слое
материала заготовки возникают упругие и пластические деформации.
Пластическое деформирование материала сопровождается его упрочнением
(наклепом) и изменением его механических физических и химических свойств.
Cтепень наклепа UH (%) определяется как:
где - соответственно поверхностная и исходная микротвердость материала.
Коэффициент наклепа kн связан со степенью наклепа соотношением:
Uн = (kн – 1)*100% kH = 1 + UH 100% = 11
С другой стороны коэффициент наклепа kн определяется зависимостью
kн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 в которой отражены заданные
условия обработки и соответствующие коэффициенты для закаленной стали
Г твердостью HRC3 62 64 ( табл. 17 метод. указаний). Таким образом
преобразуя уравнение определим максимально допустимую скорость резания
Выполнение данной технологической операции приводит к наклепу
поверхностного слоя характеризующимся количественным показателем –
глубиной наклепа hН (мкм) которая рассчитывается по зависимости:
hн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 где V = 10484 ммин а остальные
данные – это заданные условия обработки и соответствующие коэффициенты
для закаленной стали 65Г твердостью HRC3 62 64 ( табл. 17 метод.
hн = k0 t k1 s k2 V k3 r k4 =
Тонкое (чистовое) точение применяется как финишная обработка закалённой
детали без последующего шлифования поверхностным слоем.
Поверхностный слой– наружный слой детали имеющий макро- и микроотклонения
от идеальной геометрической формы и измененные физико-химические свойства
по сравнению со свойствами основного материала.
Технологическая наследственность– явления частичного сохранения свойств
объектов от предшествующих технологических операций к последующим.
Наклёп— упрочнение поверхности металлов и сплавов вследствие изменения их
структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при
температуре ниже температуры рекристаллизации.
Чистовая обработка–получение поверхностей с малой шероховатостью точных по
форме и размерам. Если требуемую шероховатость поверхности нельзя получить
обычным проходным резцом то применяют чистовые резцы предназначенные
только для чистовой обработки.
Минералокерамика — материалы полученные методами порошковой металлургии из
природных минералов преимущественно оксидов и отличаются как правило
высокой твёрдостью жаропрочностью и износостойкостью. Например
металлокерамические пластинки из Аl2O3 с добавками Мо и Сг применяют для
армирования металлорежущего инструмента обеспечивая ему наибольшую
температуростойкость (1100—1200 °С) и износостойкость.
Заменитель: Сталь 70 сталь У8А сталь 70Г сталь 60С2А сталь 9ХС
сталь 50ХФА сталь 60С2 сталь 55С2
Классификация Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение пружины рессоры упорные шайбы тормозные ленты
фрикционные диски шестерни фланцы корпусы подшипников
зажимные и подающие цанги и другие детали к которым
предъявляются требования повышенной износостойкости и
детали работающие без ударных нагрузок.
Химический состав в % материала 65Г
C Si Mn Ni S P Cr Cu 0.62 - 0.7 0.17 - 0.37 0.9 - 1.2 до
25 до 0.035 до 0.035 до 0.25 до 0.2
Механические свойства:
sв=980МПа - Предел кратковременной прочности
sT=785 МПа- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной
d5=8 % -Относительное удлинение при разрыве
HB - Твердость по Бринеллю [МПа]
Твердость материала после отжига 241 МПа
Твердость материала без термообработки 285 МПа
Глубина резания t (мм) – расстояние между обрабатываемой и
обработанной поверхностями измеренное по нормали к последней. При точении
– это толщина слоя металла срезаемого за один проход резца. При
обтачивании растачивании рассверливании
где D – наибольший диаметр касания инструмента с деталью мм;
d – наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой мм.
При сверлении t = D 2
где D – диаметр отверстия мм.
При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует
ширине прорези выполняемая резцом за один проход.
Подача (ммоб) – величина перемещения инструмента за один оборот
заготовки. Различают продольную поперечную и наклонную подачи в
зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных
условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.
Скорость резания V (ммин) – путь который проходит наиболее удаленная
от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в
направлении главного движения в единицу времени.
Инструментальные материалы из синтетических сверхтвердых материалов
(СТМ) на основе нитрида бора применяемые в режущем инструменте получили
общее название «композиты».
Композит 01 (эльбор - Р и эльбор - РМ);
Эльбор— кубическая -модификация нитрида бора. Относится к
структурному типу сфалерита. Химическая формула: BN. По твёрдости и другим
свойствам приближается к алмазу. Другим важным свойством и преимуществом
эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности
зерен эльбора начинается с 1000—1200°C.
Резцы оснащенные композитом 01 предназначены для непрерывной
обработки закаленной стали твердостью 40 70 высокопрочных закаленных и
отбеленных чугунов твердостью 500 600 твердых сплавов марок ВК15; ВК20 и
ВК25 твердостью HPA 89 90.

4 гомогенизация вар13.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ОТЛИВОК (гомогенизация)
Цель работы - разобрать процесс гомогенизации отливок (устранения
ликвационной неоднородности).
Графические зависимости изменения i и D от температуры
Сталь 10Х2М диффундирующий элемент - С
TK 723 773 823 873 973 1073 1173
D 250*10-104*10-750*10-890*10-28*10-437*10-569*10-
Рис.1 График зависимости D (коэффициент диффузии диффундирующегоэлемента
в твердом теле) от температуры
Степень гомогенизации характеризуется показателем остаточной
микроликвации определяемую по формуле i = [pic]
l0=d2 где d (м) – расстояние между дендритными ветвями
d (м) =271*10-20 + 0003* h (м) = 000021м.
h-толщина затвердевшего металла (h=70мм=0.07м) – задано
TK 723 773 823 873 973 1073 1173 i 0991984 0967072
85481 0056965 0000122 776*10-7 111*10-8 [pic]
Рис.2 Для t=1час (3600сек) h =70мм
TK 723 773 823 873 973 1073 1173 i 0976143 0904433
84626 0000184851 18*10-12 467*10-19 136*10-24 [pic]
Рис.3 Для t=3часа (3*3600сек)
TK 723 773 823 873 973 1073 1173 i 0993529 0973355
23034 009915 0000695453 118*10-05 383*10-07 [pic]
Рис.4 Для t=3час. (3*3600сек) h =135мм.
Из анализа графиков приведённых на рис. 2-3: микроликвация уменьшается с
увеличением температуры и времени выдержки.
Из сравнения графиков приведённых на рис 3-4: микроликвация зависит от
удаления от захолаживающей стенки формы (чем ближе к стенке тем меньше
остаточная микроликвация т. к. меньше расстояния между дендритными
Из анализа графика приведённого на рисунке 1: c увеличением
температуры гомогинезации увеличивается коэффициент диффузии а
следовательно быстрее устраняется неоднородность химического состава
сплава (дентридная ликвация)
На основании этого анализа рекомендациями по уменьшению i будет:
Проведение гомогенезации при достаточно высоких (допустимых для
данного сплава) температурах;
Максимально возможная выдержка по времени при температуре
Минимально возможные размеры отливок и их длительное равномерное
Исследуемая сталь 10Х2М используется для изготовления деталей и частей
котлов и сосудов работающих под давлением при комнатной повышенной и
пониженной температурах для изготовления неответственных деталей
изготавливаемых методом холодной штамповки и высадки.
Геометрия дендритов. Дендриты- кристаллы образующиеся в процессе
затвердевания металла могут иметь различную форму в зависимости от
скорости охлаждения характера и количества примесей. Чаще в процессе
кристаллизации образуются разветвленные (древовидные) кристаллы получившие
название дендритов (рисунок 1). При образовании кристаллов их развитие идет
в основном в направлении перпендикулярном к плоскостям с максимальной
плотностью упаковки атомов. Это приводит к тому что первоначально
образуются длинные ветви (рис. 1 а) так называемые оси первого порядка (I
– главные оси дендрита). Одновременно с удлинением осей первого порядка на
их ребрах зарождаются и растут перпендикулярные к ним такие же ветви
второго порядка (II). В свою очередь на осях второго порядка зарождаются и
растут оси третьего порядка (III) и т. д. В конечном счете образуются
кристаллы в форме дендритов (рис. 1 б).
Рисунок 1–Схема дендритного кристалла (а) и роста дендритов (б)
Гомогенизирующая термообработка - термообработкой называется тепловое
воздействие на металл с целью направленного изменения его структуры и
свойств. Гомогенизация– отжиг направленный на уменьшение химической
неоднородности (микроликвации) металлов образующейся в результате
рекристаллизации. В отличие от чистых металлов все сплавы после
кристаллизации характеризуются неравновесной структурой т.е. их химический
состав является переменным как в пределах одного зерна так и в пределах
Дендритная ликвация. Ликвация – неоднородность химического состава
сплавов возникающая при кристаллизации. Дендритная ликвация проявляется в
микрообъемах сплава близких к размеру зерен. Дендритная ликвация может
быть ослаблена продолжительным нагревом затвердевшего сплава при
температурах обеспечивающих достаточную скорость диффузии. После такого
нагрева называемого диффузионным отжигом или гомогенизацией дендритная
структура литого сплава уже не выявляется и сплав состоит из однородных
кристаллов твердого раствора.
Законы Фика - законы диффузии в идеальных растворах при отсутствии внешних
-й закон Фика устанавливает пропорциональность диффузионного потока частиц
градиенту их концентрации:
где D-коэффициент диффузии m-количество вещества диффундирующего в
единицу времени dc-концентрация dx-расстояние в выбранном направлении
dcdx-градиент концентрации элемента.
-й закон Фика описывает изменение концентрации обусловленное диффузией:
где d-время изменения концентрации
Открыты немецким ученым А. Фиком в 1855 г.
Ликвационная неоднородность. Ликвация-неоднородность химического состава
Дендритная (внутрикристаллическая) - неоднородность химического состава
возникающая при кристаллизации в пределах кристаллита (дендрита) различают
прямую (обогащение периферийных участков кристаллита) и обратную
(обогащение осевой зоны кристаллита).
Зональная-ликвация наблюдаемая во всём объёме изделия (заготовки).
Зонная плавка (зонная перекристаллизация)— метод очистки твёрдых веществ
основанный на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах.
Метод является разновидностью направленной кристаллизации (процесс
кристаллизации вещества в заданном направлении и заданной формы при
равномерном с определённой скоростью продвижении фронта кристаллизации) от
которой отличается тем что в каждый момент времени расплавленной является
некоторая небольшая часть образца. Такая расплавленная зона передвигается
по образцу что приводит к перераспределению примесей. Если примесь лучше
растворяется в жидкой фазе то она постепенно накапливается в расплавленной
зоне двигаясь вместе с ней. В результате примесь скапливается в одной
части исходного образца. По сравнению с направленной кристаллизацией этот
метод обладает большей эффективностью. Метод был предложен В. Дж.
Пфанном в 1952году и с тех пор завоевал большую популярность. В настоящее
время метод используется для очистки более 1500 веществ.
Схема устройства для зонной плавки в лодочке приведена на рис. 1.
Рис. 1 Схема устройства для зонной плавки германия: 1— индукционные
катушки; 2— расплавленные зоны; 3— очищенный германий; 4— сверхчистый
германий; 5— германий с повышенным содержанием примесей; 6— графитовая
Очищаемое вещество помещают в лодочку из тугоплавкого материала. Основные
требования к материалу лодочки:
высокая температура плавления;
материал лодочки не должен растворяться в очищаемом веществе или
Лодочку помещают в горизонтальную трубу у которой один конец может быть
запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян то другой конец
трубы соединен с вакуумной установкой.
Один конец образца расплавляется затем расплавленная зона начинает
двигаться вдоль слитка. Длина расплавленной зоны зависит от длины слитка и
составляет несколько сантиметров. Вещество плавится либо индукционными
токами либо теплопередачей в печи сопротивления. Скорость движения
составляет как правило от нескольких миллиметров до нескольких
сантиметров в час. Движение может осуществляться либо за счет вытягивания
лодочки через неподвижную печь либо смещением зоны нагрева.
Метод обладает рядом недостатков. Основной недостаток— невозможность
масштабирования так как скорость процесса определяется скоростью диффузии
примеси. Поэтому метод применяется для конечной стадии очистки при
получении особо чистых веществ. Максимальные габариты лодочки— длина
см толщина 2-3см длина расплавленной зоны 5см.
Металл высокой чистоты (чистый металл)- металл с низким содержанием
примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы повышенной
чистоты (9990—9999%) металлы высокой чистоты или химически чистые
(9999—99999%) металлы особой чистоты или спектрально-чистые
ультрачистые металлы (свыше 99999%).
Никельмедные сплавы- сплавы на основе меди содержащие никель в качестве
главного легирующего элемента. Никель образует с медью непрерывный ряд
твёрдых растворов (фазы переменного состава в которых атомы различных
элементов расположены в общей кристаллической решётке). При добавлении
никеля к меди возрастают её прочность и электросопротивление снижается
температурный коэффициент электросопротивления сильно повышается стойкость
против коррозии. Н. м. с. хорошо обрабатываются давлением в горячем и
холодном состоянии — из них получают листы ленты проволоку прутки
трубы штампуют различные изделия. Н. м. с. подразделяют на конструкционные
и электротехнические. Конструкционные Н. м. с. отличаются высокой
коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом; к ним относятся
мельхиор ((МНЖМцЗО-08-1) — для труб термостатов а МН19 — для столовой
посуды. Жаропрочные сплавы меди содержат в небольших количествах кадмий –
около 1 % цирконий – до 05 % хром 10 %) и нейзильбер («новое серебро»
(МНЦ 15-20) – для деталей электромашин медицинского инструмента посуды).
Электротехнические Н. м. с. имеют высокое электросопротивление и высокую
термоэдс в паре с другими металлами. Их применяют для изготовления
резисторов реостатов термопар. К электротехническим Н. м. с. относятся
константан (МНМц 40-15) — содержит марганец. Используется для реостатов
нагревательных приборов (до 500 °С) копель (Мнмц4ЗД5) – для термопар и
другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам Н. м. с. несмотря
на дефицитность никеля находят широкое применение в электротехнике
судостроении для производства посуды художественных изделий массового
потребления в медицинской промышленности пирометрии.
Температура отжига. Отжиг. Отжиг первого рода — процесс термической
обработки заключающийся в нагреве детали до температуры ниже фазовых
превращений выдержке при этой температуре и последующем медленном
охлаждении с заданной скоростью.
Такой вид отжига применяется для снятия наклепа и внутренних напряжений у
деталей подвергнутых холодной деформации (холодная прокатка холодная
штамповка волочение).
Температура рекристаллизационного отжига любого металла берется на 50—100°
С выше температуры рекристаллизации данного металла. Температура
рекристаллизации данного металла или сплава берется равной 04 температуры
плавления (отсчитанной от абсолютного нуля).
Рекристаллизация заключается в том что начиная с некоторой температуры
при нагреве происходит интенсивное перемещение атомов в металле что влечет
за собой изменение формы и величины деформированных кристаллических зерен.
В процессе рекристаллизации происходят превращения аналогичные тем
которые происходят при первичной кристаллизации и вторичной
перекристаллизации т. е. зарождаются новые центры кристаллов и происходит
одновременно их рост. Взамен вытянутых расплющенных зерен образуются
мелкие сфероидальные зерна повышаются пластические свойства металлу
возвращаются исходные свойства.
Температура рекристаллизационного отжига для разных металлов и сплавов
различная: она зависит только от температуры рекристаллизации данного
Отжиг второго рода является перекристаллизационным отжигом. Во время его
проведения в материале происходит полиморфное или другое фазовое
превращение связанное с заменой данной фазы другой (фазовая
перекристаллизация). Поэтому для изменения кристаллитов в поликристалле
материал отжигают при температуре превышающей температуру этого
превращения. Так как фазовая перекристаллизация осуществляется путем
зарождения и роста центров новой фазы то меняя скорость нагрева и
охлаждения а также температуру перегрева (выше температуры полиморфного
превращения) можно управлять величиной кристаллитов. Повышение скорости
нагрева и охлаждения увеличивает число центров и измельчает зерно перегрев
При перекристаллизационном отжиге нагрев и последующее охлаждение может
вызвать как частичную так и полную замену исходной структуры. Полная
перекристаллизация позволяет кардинально изменить строение сплава
уменьшить размер зерна снять наклеп устранить внутренние напряжения т.е.
полностью изменить структуру и свойства материала. При неполном отжиге
структурные превращения происходят не полностью с частичным сохранением
исходной фазы. Неполный отжиг применяется в тех случаях когда можно
изменить строение второй фазы исчезающей и вновь появляющейся при этом
Точка Кюри или температура Кюри— температура фазового перехода II рода
связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества. Так
никельмедные сплавы с лик- вационной неоднородностью имеют не строго
определенную точку Кюри а температурный интервал внутри которого
намагниченность плавно уменьша- ется до нуля. Это свойство используют в
Микросегрегация- микронеоднородность химического состава материала
возникающая при кристаллизации или термообработки в твёрдом состоянии.
Однородность жидкой фазы. В жидком состоянии большинство металлов
неограниченно растворяются один в другом образуя однофазный жидкий раствор.
Однофазный сплав имеет однородную гетерогенную систему с собственным
химическим составом строением свойствами.
Равновесное состояние структуры-состояние которое соответствует
минимальному значению свободной энергии.
Неравновесные условия-внешние факторы влияющие на состояние сплава
(температура давление).
Параметр остаточной микроликвации. Влияние гомогенизации на микросегрегацию
характеризуется параметром остаточной микроликвации-
I = (Cmax – Cmin) (C0max – C0min)
где Cmax – максимальная концентрация растворимых примесей в элементе i
(обычно в междендритных пространствах) в момент времени t; Cmin-минимальная
концентрация растворимых примесей в элементе i (обычно в центре дендритных
ветвей) в момент времени t; C0max-максимальная первоначальная концентрация
растворимых примесей в элементе i; C0min-минимальная первоначальная
концентрация растворимых примесей в элементе i.
Процессы диффузии выравнивают состав жидкой фазы и этот состав
соответствует равновесию на границе раздела твёрдый раствор-жидкость.
Распределение концентрации растворённых компонентов поперёк ветвей носит
синусоидальный характер (с максимумом в междендритных областях и минимумом
по центру дендритных ветвей).

Задание 8 по матер-ю вар13.doc

Практическое занятие 8
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ
Цель работы – провести анализ условий работы заданного изделия выбор
материала и технологических процессов получения выбранного материала и
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛИ
В качестве объекта изучения предложена деталь именуемая - «Крышка».
Настоящая деталь – это элемент являющийся составной частью машины или ее
узла Данная деталь является технологичной. Её поверхность представляет
собой тело вращения. В процессе работы сборочной единицы крышка может не
подвергаться воздействию агрессивных сред и экстремальных температур и
работать при температуре окружающей среды. Но так как деталь образует
полость внутри которой возможно протекает транспортируемая среда в этом
случае деталь будет воспринимать значительные напряжения от внутреннего
давления среды теплосмен компенсационных усилий со стороны трубопроводов
(растяжения сжатия кручения) т.е. работать в условиях сложного
напряженного состояния. Из испытываемых напряжений можно отметить также
напряжения смятия контактные нагрузки.
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
Исходя из анализа условий работы материал крышки должен обладать
достаточной жаропрочностью высоким сопротивлением теплосменам
однородностью структуры по всему объему и ее устойчивостью в заданном
диапазоне рабочих температур требуемым уровнем механических и
технологических характеристик. Материал корпусных деталей которые подлежат
соединению с трубопроводом должен обладать хорошей свариваемостью. Его
состав и свойства должны соответствовать стали сопряженных трубопроводов.
Материал не должен быть склонен к межкристаллитной коррозии (МКК) при
длительном воздействии транспортируемой среды.
Исходными данными при выборе материалов для корпусов являются параметры
среды. По соответствующим стандартам в зависимости от температуры
определяется тип стали и границы ее использования. Выбор материалов для
изготовления корпусных деталей производится заводами-изготовителями исходя
из параметров среды при которых они будут эксплуатироваться. При этом
учитываются не только прочностные характеристики материалов в исходном
состоянии но и их изменение в процессе длительной эксплуатации при рабочих
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Проанализировав пункт технологии получения исходной заготовки будет выбран
эффективный способ получения заготовки то есть с помощью ОМД (обработка
металлов давлением). Учитывая толщину детали предложен такой
технологический процесс как прокат следовательно нужно описать прокатные
станы и валки а так же технология процесса прокатки листов. Исходя из
того что большинство поверхностей детали ни как не обрабатывается будет
предложено получить заготовку таким способом как холодная листовая
штамповка. Получив заготовку с нужными габаритами переходим к пункту
обработка поверхностей резаньем а точнее обработка на сверлильных
токарных и фрезерных станках. После получения детали - «Крышка» в
количестве 2000 штук нужно проверить физические характеристики в пункте
контроль качества будут описаны виды проверок.
Материал детали - легированная сталь 20ХН3 содержит: 020% углерода 1%
хрома 3% никеля. Заготовки из данного материала можно получить с помощью
методов обработки давлением. Обработку поверхностей проводят лезвийными и
абразивными инструментами.
Указанная общая шероховатость детали говорит о том что поверхности
заготовки находятся в состоянии поставки то есть не подвергаются
механической обработке. Обработку резанием проводят над поверхностями 1 2
4 5 6 7 8 9. На поверхностях 1 и 2 нарезают резьбу М8. Поверхность
является отверстием. Поверхность 4 - лыска Ra125 поверхность 5 -
цилиндрическая поверхность с высокой точностью изготовления. Поверхности 6
8 9 - цилиндрические и торцевые поверхности требующие снятия окалины
на поверхности 9 при вырубке листа и штамповке образуются заусенцы которые
также необходимо снять.
Данная деталь является технологичной. Её поверхность представляет собой
тело вращения. Все цилиндрические поверхности можно легко получить точением
и шлифованием. Радиусы скругления получаются при холодной листовой
штамповке. Отверстия высокой точности получают сверлением с последующим
зенкерованием и развёрткой.
Заготовку детали можно получить различными способами. Первый способ: в
цилиндрическом прутке диаметром 100мм глухой прошивкой получают углубление
диаметром 40мм. Раскаткой на оправке добиваются уничтожения бочкообразности
заготовки. Затем учитывая точность на токарном станке получают внешний
диаметр 60мм. Для крепления данной заготовки на токарном станке используют
трёхкулачковый самоцентрирующийся патрон. Обтачивание наружной
цилиндрической поверхности производят с помощью проходного резца.
В качестве второго способа можно представить холодную листовую штамповку.
Исходным материалом будет являться листовой прокат толщиной 10мм. Листовой
прокат обрезают до необходимых размеров заготовки и с помощью вытяжки без
утончения стенок получают полую пространственную деталь с требуемыми
размерами. Опять же для обеспечения необходимой точности поверхностей на
токарном станке производят доводку внешнего диаметра.
Отверстие 3 для предотвращения биения получают на токарно-винторезном
станке. Заготовку в данном случае закрепляют в трёхкулачковом
самоцентрирующемся патроне и сверлом просверливают отверстие необходимого
диаметра. Далее для достижения необходимой точности отверстие зенкеруют и
развёртывают. Отверстия 1 и 2 получают на вертикально-сверлильном станке
заготовка закрепляется прижимными планками. Диаметры отверстий 1 и 2
выбирают по ГОСТ 19257-13. Резьбу в отверстиях также можно нарезать на
сверлильном станке только рабочим инструментом в данном случае будет
Лыску получают на фрезерных станках. Деталь устанавливают на горизонтально-
фрезерный станок и с помощью одноугловой фрезы получают требуемую
поверхность. Анализ шероховатости показывает что основная часть
поверхностей детали особой обработки не требует. Поэтому для снятия окалины
и срезания заусенцев проведём обтачивание поверхностей 6 7 8 9 на
токарном станке. Лыска должна обладать шероховатостью Ra125. Такая
шероховатость достижима на операции чистового фрезерования. Точность
диаметральных размеров поверхности 5 требует чистового шлифования.
Поверхность 3 с той же точностью также требует обработки которую
целесообразней провести зенкерованием а затем развёртыванием.
Из проведённого выше анализа технологичности можно заключить что данная
деталь имеет достаточно технологичную конструкцию её производство не
требует специального оборудования приспособлений и инструментов.
Технология получения исходной заготовки
1 Возможные способы получения исходной заготовки
Перечислим возможные способы получения заготовки. Заготовку можно получить
из стального прутка с последующей ковкой и обработкой режущим инструментом.
Также заготовку можно получить с помощью холодной штамповки из листового
проката или горячей объёмной штамповкой. Принимая во внимание программу
выпуска детали 2000 штук в месяц считаю что наиболее выгодным и
эффективным способом изготовления будет являться холодная листовая
штамповка. При ковке из стального прутка слишком большое количество металла
уйдёт в стружку при обработке резаньем на токарном станке. Для горячей
объёмной штамповки данная деталь слишком проста. При данном способе
получения заготовки требуется изготовление отдельного подходящего только
для этой детали штампа поэтому для большей производительности и снижения
припусков под механическую обработку заготовку лучше получить с помощью
холодной листовой штамповкой.
2 Выбор эффективного способа получения исходной заготовки
Как было выведено в предыдущем пункте наиболее эффективным способом
изготовления данной детали будет являться холодная листовая штамповка.
Помимо того что при данном способе изготовления детали уменьшаются припуски
на механическую обработку и достигается высокая производительность
холодная листовая штамповка обладает достаточно высокой точностью размеров
и качеством поверхности позволяющие до минимума сократить отделочные
операции обработки резанием сравнительная простота механизации и
автоматизации процессов штамповки хорошая приспособляемость к масштабам
производства в данном случае к крупносерийному. Данная деталь
изготавливается из листа толщиной 10мм для получения необходимой формы
применяют вытяжку без утонения стенки. Для предотвращения появления складок
на фланце применяют прижим. Как видно ни при каком другом способе
изготовления таких небольших затрат материалов добиться нельзя.
2.1 Получение исходной заготовки для холодной листовой штамповки
Исходной заготовкой для данной детали будет являться лист толщиной 10мм.
Листовой прокат получают на прокатном производстве. Сущность прокатного
производства заключается в том что металл пластически деформируется
вращающимися валками. Взаимное расположение валков их форма и количество
могут быть разными. Выделяют три основных вида прокатки: продольную (а)
поперечную (б) и поперечно-винтовую (в). При изготовлении листового проката
используют продольную прокатку.
Для производства листового проката берут стальной слиток массой до 50 тонн
в горячем состоянии прокатывают на слябинге или блюминге получая заготовку
прямоугольного сечения называемую слябом. Иногда вместо прокатных
заготовок широко применяют заготовки в виде слябов полученные непрерывной
разливкой. Слябы прокатывают большей частью на непрерывных станах горячей
прокатки состоящих из двух групп рабочих клетей - черновой и чистовой
расположенных друг за другом. Перед каждой группой клетей сбивают окалину в
окалиноломателях. После прокатки полосу сворачивают в рулон.
Далее для получения исходной заготовки лист должен пройти операцию вырубки.
Вырубка осуществляется металлическим пуансоном и матрицей. Пуансон
вдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. В начальной стадии
деформирования происходит врезание режущих кромок в заготовку и смещение
одной части заготовки относительно другой без видимого разрушения. При
определённой глубине внедрения режущих кромок в заготовку у режущих кромок
зарождаются трещины быстро проникающих в толщу листа и как следствие мы
получаем заготовку нужной нам формы.
Полученной заготовке нужно придать форму стакана пространственной детали
цилиндрической формы с фланцем.
Для этого проводят операцию вытяжки без утонения стенок.
Сущность процесса заключается в том что вырубленную заготовку укладывают
на плоскость матрицы. Пуансон надавливает на центральную часть матрицы и
смещает в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки тянет за собой
периферийную которая образует стенки вытянутой детали и её фланец. Но при
определённом соотношении диаметров заготовки и вытянутой детали на фланце
могут возникнуть складки. Для предотвращения появления складок применяют
прижим с определённой силой прижимающий фланец заготовки к плоскости
матрицы. После проведённых операций получаем цилиндрический стакан с
Описание оборудования и инструмента для холодной листовой штамповки
В качестве оборудования для холодной листовой штамповки следует применять
штамп с пружинным буфером обеспечивающим постоянное усилие. На рисунке
приведены схема штампа и эскиз заготовки.
Разработка технологии получения детали резанием
1.1 Обработка фланца на токарно-винторезном станке 1К625ДГ
Для срезания заусенцев образовавшихся во время холодной листовой
штамповки и снятия окалины обточим заготовку на токарно-винторезном
I - трёхкулачковый патрон; II - проходной резец; 1 - заготовка; 2 -
обтачиваемая поверхность.
1.2 Обработка цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке
Для придания большей точности внешней поверхности заготовки обточим её на
I - трёхкулачковый патрон; II - резец проходной; III - центр;1 - заготовка;
- обтачиваемая поверхность.
1.3 Сверление отверстия Ш20
В данной детали сверлением получают отверстия 1. Режущим инструментом в
данном случае служит спиральное сверло. При сверлении отверстий на токарно-
винторезном станке для установки и закрепления заготовки будем использовать
трёхкулачковый самоцентрирующийся патрон.
I - трёхкулачковый патрон; II- спиральное сверло; 1 - отверстие Ш20
1.4 Зенкерование отверстия Ш20
Для повышения точности и уменьшения шероховатости внутренней поверхности
проводят операцию зенкерования.
I - зенкер; II - трёхкулачковый патрон;
- зенкерование отверстия.
1.5 Развёртывание отверстия Ш20
Для достижения точности Ш20+0025 применяют развёртывание - окончательную
обработку цилиндрического отверстия.
I - трёхкулачковый патрон; II - развёртка; 1 - развёртываемая поверхность.
2.1 Обработка заготовки на вертикально-сверлильном станке 2С132
Для получения отверстий под нарезание резьбы М8 воспользуемся вертикально-
сверлильном станке. Для закрепления заготовки на станке будем использовать
I - сверло спиральное; II - прижимные планки; 1 - сквозное отверстие Ш670.
2.2 Нарезание резьбы М8
Нарезку резьбы проведём на вертикально-сверлильном станке. Рабочим
инструментом в данном случае будет метчик. Деталь закрепляется на рабочем
столе с помощью прижимных планок
I - метчик для нарезки резьбы М8; II - прижимные планки; 1 - нарезание
резьбы сквозного отверстия.
3 Обработка заготовки на фрезерном станке 6К81Г
Для получения лыски заготовку фрезеруют одноугловой фрезой на горизонтально-
фрезерных станках. Для получения шероховатости Ra 125 применяют чистовое
I - фреза; II - прижимные планки; 1 - фрезерование лыски.
4 Обработка заготовки на круглошлифовальном станке
I - шлифовальный круг; II - трёхкулачковый патрон; III - центр; 1 -
шлифуемая поверхность.
Контроль размеров детали
Средства контроля выбираются в зависимости от типа производства. Так для
еденичного типа характерны универсальные средства: штангенциркуль
микрометр и др. Для массового типа применяют специальные средства: калибр-
пробка и калибр-скоба. В серийном производстве в зависимости от процента
контроля могут применяться как те так и другие мерительные средства.
Для данной детали контролю подлежит внешняя цилиндрическая поверхность Ш60
сквозной отверстие Ш20 и биение поверхности цилиндрической поверхности Ш60
относительно поверхности отверстия Ш20.
Исходя из исходно заданной партии 2000 штук в качестве контроля размеров
будем применять: резьбовую калибр-пробку калибр-пробку калибр-скобу и
I - микрометрический щуп; II - индикатор; III - стойка индикатора; IV -
вращающийся стол; V - основание; 1 - деталь.
В данном курсовом проекте были рассмотрены несколько способов получения
заготовок и найден наиболее эффективный - способ холодной листовой
штамповки. Разработан технологический процесс обработки заготовки. Должным
вниманием был охвачен контроль качества детали проводимый резьбовой калибр-
пробкой калибр-пробкой биениеметром и калибр-скобой так как партия
изготовления деталей 2000 штук.
Разработка и конструкционно-технический анализ чертежа детали
Корпусная деталь максимальный диаметр которой = 94 мм минимальный =72 мм.
Деталь имеет одно сквозное центральное отверстие диаметром = 42 мм. Данное
отверстие имеет паз ширина которого = 6 мм длина = 45 мм глубина = 5мм.
Деталь представляет собой тело вращения состоящее из 3-х дисков на
среднем дисковом утолщении имеется лыска. Шероховатости детали ?v32 и
Анализ и расчет характера сопряжений заданных поверхностей.
1 Пояснение назначения указанных посадок.
Посадки Uh - «прессовые тяжелые». Характеризуются большими
гарантированными натягами (0 001 ? 0002) d и.с. Предназначены для
соединений на которые воздействуют тяжелые в том числе и динамические
нагрузки. Применяются как правило без дополнительного крепления
соединяемых деталей. При столь больших натягах возникают в основном упруго-
пластические и пластические деформации. Детали должны быть проверены на
прочность. Рекомендуется опытная поверка выбранных посадок особенно в
массовом производстве. Сборка обычно осуществляется методами пластических
деформаций но применяются и в продольных запрессовках. В отдельных случаях
детали перед сборкой сортируются и подбираются по размерам. Для посадок с
большими натягами предусмотрены относительно широкие допуски деталей (8-го
иногда 7-го квалитета). В отдельных случаях с целью получения большей
прочности соединений и повышения гарантированного натяга допуск основного
отверстия или основного вала может быть ужесточен на один квалитет.
Посадки Fс8 - «ходовые». Характеризуются умеренным гарантированным
зазором достаточным для обеспечения свободного вращения в подшипниках
скольжения при консистентной и жидкой смазке в легких и средних режимах
работы (умеренные скорости - до 15 радc нагрузки небольшие температурные
деформации). Применяются и в опорах поступательного перемещения не
требующих столь высокой точности центрирования как в точных посадках
движения или скольжения. В неподвижных соединениях применяются для
обеспечения легкой сборки при невысоких требованиях к точности
центрирования деталей
1 Заготовки из проката и специальных профилей
Для изготовления деталей методами резания и пластической деформации
применяют сортовой специальный прокат и профили. Виды проката его
характеристика и область применения приведены в табл.4.
Сортамент проката приведен в табл. П1 П3 Приложения (знаком + обозначены
выпускаемые размеры).
Таблица 4. Виды проката и области его применения
Вид проката Область применения
Сортовой: Гладкие и ступенчатые валы с небольшими
круглый горячекатаный повышеннойперепадами диаметров ступеней стаканы
и нормальной точности диаметром до 50 мм втулки с наружным
диаметром до 25 мм.
круглый калиброванный
квадратный шестигранный
полосовой (горячекатаный обычной
Крепеж рычаги планки клинья
Листовой: Фланцы кольца плоские детали различной
толстолистовой горячекатаный формы
тонколистовой горяче - и
Трубы стальные бесшовные горяче Цилиндры втулки гильзы шпинделя
- и холоднокатаные стаканы барабаны ролики
2 Кованые и штампованные заготовки
Дефекты на поверхности должны быть удалены пологой вырубкой или зачисткой
ширина которой должна быть не менее пятикратной глубины.
Глубина зачистки дефектов считая от фактического размера не должна
половины допуска на размер - для проката размером менее 80 мм;
допуска на размер - для проката размером от 80 до 140 мм;
% диаметра или толщины - для проката размером от 140 до 200 мм;
% - диаметра или толщины - для проката размером более 200 мм.
В одном сечении проката размером (диаметром или толщиной) более 140 мм
допускается не более двух зачисток максимальной глубины.
1.6.2. На поверхности проката допускаются без зачистки отдельные риски
вмятины и рябизна глубиной в пределах половины допуска на размер а также
раскатанные пузыри и загрязнения (волосовины) глубиной не превышающей 14
допуска на размер но не более 020 мм считая от фактического размера.
1.7. На поверхности проката с качеством поверхности группы 3ГП
допускаются местные дефекты глубиной не превышающей минусового предельного
отклонения на размер для проката размером менее 100 мм; допуска на размер -
для проката размером 100 мм и более.
Глубина залегания дефектов считается от номинального размера.
Площадь поперечного сечения и масса 1 м длины профиля вычислены по
номинальным размерам. При вычислении 1 м проката плотность стали принята
равной 785 кгм3.1 м проката является справочной величиной
В соответствии с заказом прокат изготовляют: мерной длины; кратной мерной
длины; немерной кратной длины.
Прокат изготовляют длиной: от 2 до 6 м -- из углеродистой обыкновенного
качества и низколегированной стали; от 2 до 6 м -- из качественной
углеродистой и легированной стали; от 10 до 6 м -- из высоколегированной
Предельные отклонения по длине проката мерной и кратной мерной длины не
должы превышать: +30 мм -- при длине до 4 м включительно; +50 мм -- при
длине свыше 4 м до 6 м включительно. +70 мм -- при длине свыше 6 м
из углеродистой качественной конструкционной стали марок 08 10 15 20
30 35 40 45 50 55 58 (55пп) и 60
Прежде всего нужно ознакомиться с чертежом детали или инструмента тех-
ническими условиями и особыми условиями если таковые приведены в зада-нии.
Далее необходимо разобрать условия работы изделия которые определя-ются
величиной и характером механических нагрузок (постоянно действующая
статическая нагрузка переменная статическая динамическая контактные на-
грузки) внешними условиями (температура и рабочая среда).
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ.
Сборка— образование соединений составных частей изделия. Технологический
процесс сборки заключается в последовательном соединений и фиксации всех
деталей составляющих ту или иную сборочную единицу в целях получения
изделий отвечающего установленным на него техническим требованиям. Кроме
этого в процессе сборки осуществляется контроль требуемой точности
взаимного положения деталей.
Соединение — процесс изготовления изделия из деталей сборочных единиц
(узлов) агрегатов путём физического объединения в одно целое. Показатели
работоспособности соединения — это прочность и(или) герметичность а также
технологичность. Является основной частью производственного процесса
Технологическое оборудование – станки инструменты оснастки
контр.измер.аппаратура и т.д. с помощью которых осуществляется
изготовление деталей сборка узлов и изделий.
Проектирование— процесс создания проекта прототипа прообраза
предполагаемого или возможного объекта состояния.В технике— разработка
проектной конструкторской и другой технической документации
предназначенной для осуществления строительства создания новых видов и
образцов. В процессе проектирования выполняются технические и экономические
расчёты схемы графики пояснительные записки сметы калькуляции и
Усилие – наибольшая сила необходимая для сборки неразъёмных соединений при
выполнении отдельных сборочных операций.
Неразъёмное соединение — процесс изготовления изделия из деталей путём
физического объединения в одно неразъемное ( в процессе эксплуатации )
Натяг (соединение с натягом) — технологическая операция получения условно
разъёмного соединения которое получается при вставлении одной детали (или
части её) в отверстие другой детали при посадке с натягом. Обычно соединяют
детали с цилиндрическими или коническими поверхностями также эти
поверхности могут быть эллиптическими призматическими и пр. Для получения
надёжного соединения необходим натяг (положительная разность диаметров вала
и отверстия). После сборки вал и отверстие благодаря упругим и пластическим
деформациям принимают один размер.
Запрессовка – соединение составных частей механизма прессовым давлением
гарантирующим надежную работу узла деталей.
Контактная поверхность — поверхность по которой деформируемый металл
контактирует с технологическим инструментом.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с
относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах
(мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет
его важнейшие эксплуатационные качества.
Отбортовка — операция холодной штамповки заключающаяся в получении бортов
(горловин) путём выдавливания центральной части заготовки с предварительно
пробитым отверстием в матрицу
РД 153-34.1-39.603-99
Область применения сталей отечественных марок регламентируется ГОСТ 356-80
Длительное время для изготовления корпусов арматуры с условным проходом до
0 мм заводы-изготовители применяли стальные поковки а начиная со 100 мм
- стальное литье. В последние годы использование стального литья для
изготовления корпусов арматуры сократилось. Чеховский завод "Энергомаш
(ЧЗЭМ) для изготовления водяной арматуры с условным проходом до 225 и
паровой до 200 мм применяет штампосварные и кованые корпуса.
Для данного производственного процесса характерны следующие физически
опасные факторы (ГОСТ 12.0.003-74) ССБТ “Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация”:
режущие инструменты;
приводные и передаточные механизмы;
сливная (ленточная) стружка;
отлетающая стружка и пыль металла;
приспособления для закрепления обрабатываемого изделия;
заготовки и готовые изделия;
движущиеся части станков;
К физически вредным производственным факторам характерным для данного
техпроцесса относятся следующие:
повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
высокий уровень шума и вибрации;
недостаточная освещенность рабочей зоны;
наличие прямой и отраженной блёсткости;
повышенная яркость и пульсация светового потока;
высокие влажность и скорость движения воздуха;
повышенный уровень ультразвука и различных излучений (тепловых
ионизирующих электромагнитных инфракрасных и др.).
Вредные вещества. В рабочей зоне при работе на сверлильном токарном
станках выделяются вредные вещества в виде паров СОЖ (эмульсии) (СанПиН РБ
№ 11-22-94) металлическая пыль. Пары и пыль образуют с воздухом смеси а
твердые и жидкие вещества – дисперсионные системы – аэрозоли. Эти системы
- пыль – размер частиц более 10 мкм.
- пылевой туман – размер частиц 1 10 мкм.
- пылевой дым – размер частиц менее 1 мкм.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в рабочей зоне
установлены ГОСТом 12.1.005-88 и СанПин№11-19-94
Определение типа производства
Тип производства согласно ГОСТ 3.1108-74 ЕСТД и ГОСТ 14.004-83 ЕСТПП
определяется по коэффициенту закрепления операций:
где О - число различных операций выполняемых в течение месяца шт.;
Р - число рабочих мест выполняющих различные операции шт.;
ФД - действительный годовой фонд времени работы металлорежущих станковч.
Q - годовой выпуск деталей шт.
ТШТ.СР. - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям мин.
Действительный годовой фонд работы металлорежущих станков выбираем из
таблицы 1 "Методических указаний к выполнению курсового проекта по ТМС" для
массы станков от 1т до 10т и двух рабочих смен ФД = 4055.
Определим необходимые параметры для расчета ФД Q.
ТШТ.СР. определим как среднее штучно-калькуляционное время для пяти самых
трудоёмких операций базового технологического процесса.
Определим Тшт к как:
n - число деталей в партии.
где к- число операций
) Фрезерование торца (4Чl)
выберем поправочный коэффициент по таблице для фрезерования
) Развёртывание чистовое по 9-му квалитету (0.27ЧdЧl)
выберем поправочный коэффициент по таблице для развёртывания
) Черновая подрезка торца (0.37Ч(b2 - d2))
37Ч(802 - 722)=045 мин
выберем поправочный коэффициент по таблице для подрезки тоца
) Растачивание отверстия с 70 до 72Н7 на глубину l=22 мм.
(0.18ЧdЧl)= 0.18Ч72Ч22=0285 мин
выберем поправочный коэффициент по таблице для растачивания
) Сверление отверстия диаметром 14мм. l=6мм.
(0.52ЧdЧl)= 0.52Ч14Ч6=004368 мин
выберем поправочный коэффициент по таблице для сверления
Определим Tшт для каждой операции:
Tшт1=312Ч1.84=0574 мин
Tшт2=6.75Ч1.72=001161 мин
Tшт3=285Ч2.14=06099 мин
Tшт4=45Ч2.14=00963 мин
Tшт5=43.68Ч2.14=00935 мин
Определим Tшт.ср. по формуле (3.2):
Tшт.ср.=(574+11.61+609.9+96.3+93.5)5=277Ч10-3=0.28 мин.
Определим годовой выпуск деталей из формулы (3.1)
где ФД=4055 а КЗ.0.=20 для серийного производства.
Так как Кз.о = 20 то согласно ГОСТ 3. 1119-83 производство является
серийным. Следовательно необходимо определить величину партии деталей
запускаемых в производство
Размер партии запуска на стадии проектирования определяют из расчёта
где f = 12 дней- периодичность запуска деталей в днях ( периодичность
F = 253 - число рабочих дней в году.
Подставим значения в формулу и определим необходимый размер партии:
Определим расчётное число смен на обработку всей партии:
где 476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену мин;
- нормативный коэффициент загрузки станка в серийном производстве.
Подставим значения в формулу и определим число смен необходимое число смен:
(округляем до 2 Спр=2)
Определим число деталей в партии необходимых для загрузки оборудования:
Примем размер производственной партии n = 2720
Определим число рабочих мест Рм приходящихся на одну операцию:
где Тр - такт выпуска деталей.
Где Кз = 085 - планируемый нормативный коэффициент загрузки.
Редуктор передаёт вращение от рулевого привода трансмиссии управления
закрылками к механизму концевых выключателей без понижения оборотов.
Редуктор состоит из корпуса крышки входного вала с конической шестерней
Выходного вала с конической и цилиндрической шестернями и двух
цилиндрических шестерён привода механизма концевых выключателей .
Выходной и входной валы изготовлены заодно целое со своими шестернями и
установлены на шарикоподшипниках. Шестерня входного вала находится в
зацеплении с конической шестерней выходного вала. Цилиндрическая шестерня
выходного вала находится в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями
передающими вращение на вал механизма концевых выключателей.
Вращение рулевого привода передаётся входному валу который приводит во
вращение выходной вал и шестерни привода механизма.
Как видно из описания крышка играет важную роль в передаче крутящего
момента от рулевого механизма к механизму концевых выключателей т.к.
обеспечивает взаимное расположение осей двух цилиндрических шестерён
привода механизма МКВ-45 а также самого механизма.
Исходя из этого основными исполнительными поверхностями данной детали
Являются 4 и 5 (отверстия в которые запрессовываются втулки) а также 3
(поверхность входящая в сопряжение с соответствующей поверхностью
Основными конструкторскими базами детали определяющими её положение в
сборочной единице являются поверхности 1 и 2 (нижняя плоскость крышки и
Вспомогательными конструкторскими базами определяющими положение других
деталей сборочной единицы относительно крышки являются поверхности 34 и
3 Анализ технических требований и выбор марки материала
Основные технические требования указанные на чертеже:
технические условия на штамповку по ОСТ 1.90073 - 72 группа контроля 3.
Прочностные характеристики материалов применяемых ЧЗЭМ для изготовления
корпусных деталей приведены в табл. 1.
Прочностные характеристики материалов применяемых для изготовления
Марка сталиПредельная Предел Временное Ударная Твердость
температуратекучестисопротивление вязкость aк НВ
ºС 02 разрыву в (KCU) кгс
кгсмм2 кгсмм2 (МПа) мсм2
Л ≤ 425 ≥ 24 (235)≥ 45 (441) ≥ 4 (392) 124-151
ГСЛ ≤ 450 ≥ 30 (294)≥ 55 (539) ≥ 3 (294) -
ХМФЛ ≤ 540 ≥ 32 (314)≥ 50 (490) ≥ 3 (294) 159-223
Х1М1ФЛ ≤ 570 ≥ 32 (314)≥ 50 (490) ≥ 3 (294) 159-223
≤ 425 ≥ 25 (245)≥ 42 (412) - -
ГС ≤ 450 ≥ 30 (294)≥ 50 (490) ≥ 6 (588) -
Х1М1Ф ≤ 570 ≥ 32(314) ≥ 50 (490) ≥ 5 (49) -
2 Служебное назначение детали и условия её работы в сборочной единице
Деталь 42С5700-21203 "Крышка" являющаяся объектом курсового
проектирования входит в редуктор винтового механизма самолёта "ЯК-42".
Фрагмент сборочной единицы:
Редуктор - описание и работа
По ОСТ 1.90073 - 85 ( в настоящее время действует этот отраслевой стандарт
а не указанный на чертеже ) в третью группу контроля входят штамповки и
поковки подлежащие испытанию только на твёрдость.
Другие требования изложенные в данном стандарте касаются состояния
необрабатываемых поверхностей и поверхностей подлежащих обработке
макроструктуры и микроструктуры штампованных заготовок.
Настоящий отраслевой стандарт распространяется на штамповки и поковки из
алюминиевых сплавов различных марок изготавливаемые горячей объёмной
штамповкой или свободной ковкой;
штамповочные уклоны 3.
Данное техническое требование верно лишь в том случае если имеются в виду
наружные штамповочные уклоны внутренние же штамповочные уклоны должны
находиться в пределах 5 7 неуказанные штамповочные радиусы 2мм.
Данная величина соответствует наименьшему значению радиусов закругления для
поковок массой до 1кг и с глубиной полости штампа 25 50мм что вполне
термообработка: калить и искусственно старить.
Закалка - это операция заключающаяся в нагреве материала до температуры
находящейся в критическом интервале и выше выдержке при данной температуре
и быстром охлаждении.
Старение сплава заключается в выдерживании с метастабильной структурой
более или менее продолжительное время при комнатной или повышенной
температуре. При этом происходит частичный переход структуры к более
стабильному состоянию и изменение физических и механических свойств
Искусственное старение осуществляется при повышенной температуре (обычно не
Вид термообработки обозначенный в технических условиях чертежа
применяется для получения достаточно высоких значений прочности и
пластичности алюминиевых сплавов;
допуски на размеры и припуски на обработку штампованных заготовок по ОСТ
41187 - 78 5 класс точности.
Настоящий стандарт распространяется на штампованные заготовки площадью
проекции до 980см2 и линейными размерами до 500мм из стали алюминиевых
магниевых медных и титановых сплавов изготовленные на молотах и прессах.
В соответствии с требованиями предъявляемыми к деталям установлено 6
классов изготовления горячештампованных заготовок изготавливаемых обычными
методами штамповки с применением в отдельных случаях калибровочных
неуказанные предельные отклонения размеров по ОСТ 1.00022 - 80.
Это означает что на свободные размеры отклонения выбирают по ОСТ 1.00022 -
По ГОСТ 520 - 89 это техническое условие записывается: Н12;
покрытие Ан. Окс. Хром эмаль ЭП - 140 (серо-голубая) 265 ОСТ 1.9005578.
Поверхности Б; В; Г; Д; Е; Ж не грунтовать и не красить.
Запись в числителе обозначает неорганическое покрытие в знаменателе -
лакокрасочное. Поверхности Б; В; Г; Д; Е; Ж являются исполнительными и
поэтому не грунтуются и не красятся;
обработку по размерам в квадратных скобках производить совместно с деталью
Отверстия на которые даны размеры в квадратных скобках являются
крепёжными и поэтому их обработку необходимо производить совместно с
деталью к которой будет крепиться данная деталь в сборочной единице;
маркировать шрифтом ПО - 5 ГОСТ 2570 - 62 размер клейма - 12мм.
ПО - 5 - шрифт прописной основной 5 - высота шрифта в мм.
Клеймение производится для подтверждения качества обработанной детали.
ОСТ 141026 - 70 указанный на чертеже в настоящее время заменён на новый
непараллельность поверхностей Г и Д не более 003мм.
Здесь возникает неясность т.к. в операционной карте технологического
процесса указан аналогичный допуск но на непараллельность осей этих
отверстий. Если это так то этот допуск вполне соответствует допуску на
межосевое расстояние цилиндрических зубчатых передач (в эти отверстия
устанавливаются зубчатые колёса) установленному стандартом.
- неуказанная шероховатость поверхностей
Эти знаки обозначают шероховатость поверхности детали. Шероховатость
поверхности - это совокупность неровностей с относительно малым шагом
образующих рельеф поверхности. Ra - среднее арифметическое значение точек
профиля измеренных в пределах базовой длины.
Этот знак означает что все поверхности на которых на изображении не
нанесены обозначения шероховатости должны иметь шероховатость указанную
перед условным обозначением (). Также знак говорит о том что поверхность
образована путем удаления слоя металла. Rz - среднее арифметическое
значение высоты шероховатости по пяти точкам.
Это означает что поверхности на которых не указана шероховатость не
обрабатываются и их шероховатость определяется шероховатостью штампованной
Для изготовления детали выбран алюминиевый сплав АК - 6.
Механические свойства АК - 6:
Физические свойства:
плотность -285 кгм3;
теплопроводность - 045;
коэффициент линейного расширения - 042;
электропроводность - 0041 Оммм2м.
Недостатки по записи технических требований на рабочем чертеже внесены в
таблицу. (см. табл. 2.1)
Таблица 2.1 - Несоответствия ЕСКД оформления технических требований на
рабочем чертеже детали "Колесо зубчатое цилиндрическое
Изображено на В соответствии с требованиями
4 Анализ конструкции детали на технологичность
Технологичность конструкции - совокупность свойств конструкции изделия
обеспечивающих возможность оптимальных базовых затрат при производстве
эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества условий
изготовления и эксплуатации.
Для выполнения расчётов пронумеруем поверхности детали и составим
нижеследующую таблицу
Вывод: данная деталь относится к изделиям средней точности. Значения всех
коэффициентов соответствуют требованиям кроме коэффициента КУ.Э.
Анализ базового технологического процесса изготовления детали и предложения
по его совершенствованию
После внимательного изучения комплекта документов технологического процесса
обработки детали 42С 5700-21203 "Крышка" составленного технологами
множество замечаний к его содержанию большинство из которых впрочем
может являться результатом недостаточно внимательного отношения работников
завода к оформлению документации.
Самые существенные из замечаний касаются базирования заготовки в процессе
обработки. Ни на одной из операций эскиз не содержит обозначения полного
комплекта технологических баз необходимых для лишения заготовки числа
степеней свободы достаточного для осуществления обработки. А если и
предположить какие поверхности на этих операциях являются базовыми то
непременно оказывается что в течение всего технологического процесса в
качестве баз используются необработанные поверхности ( даже на операциях
чистовой обработки ).
Также имеются замечания к количеству переходов при обработке отверстий 45
и 10 (см. нумерацию в пункте выше). Так отверстие 4 обрабатывается до 7-го
квалитета лишь за два перехода как и отверстия 5 и 10 до восьмого.
В связи с этим целесообразно изменить схему базирования заготовки и в самом
начале технологического процесса обработать плоскость 3. В этом случае
базирование заготовки на дальнейших операциях представляется вполне
определённым и обеспечивающим необходимую точность.
Отверстия 4 и 510 необходимо обрабатывать в три перехода т.е. ввести
дополнительные переходы чистового растачивания (4) чистового зенкерования
(10) а чистовое растачивание отверстия 5 заменить зенкерованием и чистовым
развёртыванием и перевести его обработку на вертикально-сверлильный станок
с целью сделать её совместной с обработкой отверстия 10 обеспечив тем
самым требуемую параллельность их осей.
Т.к. базовые поверхности в большинстве операций чётко не обозначены то
говорить о соблюдении или не соблюдении принципов единства и постоянства
баз не имеет смысла а в том что касается выбора оборудования нарекания
вызывает лишь вертикально-сверлильный станок 2А135 имеющий возможность
обрабатывать отверстия диаметром до 35мм тогда как обрабатываются на нём
отверстия диаметром не более 17мм.
Технико-экономическое обоснование способа получения заготовки.
Выбор заготовки является одним из весьма важных вопросов проектирования
процессов изготовления деталей. От правильности выбора заготовок зависит
число операций или переходов трудоёмкость и в итоге стоимость
изготовления детали в целом. Выбранный способ получения заготовки в
значительной степени предопределяет дальнейший процесс механической
обработки. Если заготовка будет изготовлена достаточно точно то
механическая обработка может быть сведена к минимальному количеству
операций минимальной трудоёмкости и себестоимости.
Т.к. исходя из формы данной детали для её изготовления целесообразно
использовать штампованную заготовку то в данном разделе дипломного проекта
мы будем сравнивать два способа получения штамповок: на молотах и на
кривошипных горячештамповочных прессах.
Масса готовой детали составляет 028кг плотность алюминиевого сплава АК6 -
Необходимо отметить что штамповка на КГШП в два-три раза производительнее
и обеспечивает получение припусков меньших на 01 06мм по сравнению со
штамповкой на молотах.
После назначения припусков на обрабатываемые поверхности детали мы можем
определить массу заготовки для каждого из сравниваемых случаев.
Как известно масса равна произведению плотности на объём. Плотность нам
известна а объём найдём путём разбиения заготовки на элементарные объёмы
определения значений этих объёмов и суммирования полученных результатов.
После выполнения этих операций получаем: для штамповки на КГШП :
V = 11458см3 для штамповки на молотах: V = 1194см3.
Соответственно в первом случае масса заготовки равна 0326кг а во втором
Коэффициент использования металла который равен отношению массы детали к
массе заготовки для штамповки на КГШП равен 086 а для штамповки на
Стоимость заготовки определим по формуле:
Sзаг. = ((С1000) Q Кт Км Кс Кз Кп) - (Q - q) Сотх1000 (4.1)
где С - стоимость одной тонны штамповок (С = 373р)
Кт Км Кс Кз Кп - коэффициенты зависящие от класса точности группы
сложности массы марки материала и объёма производства заготовок
Сотх - стоимость тонны отходов (Сотх = 270р).
Тогда для штамповки на КГШП:
Sзаг. = ((3131000)0326159411851) - (0326 - 028)2701000 = 132р.
Для штамповки на молотах:
Sзаг. = ((3731000)034159411851) - (034 - 028)2701000 = 138р.
Экономическую эффективность определим по формуле:
Эз = (Sзаг1 - Sзаг2)N (3.2)
где N - объём годового выпуска.
Эз = (132 - 138) 43446 = 2606р.
Для перевода в современные цены умножим полученные результаты на переводной
коэффициент равный 30. Тогда:
Sзаг1 = 39.6р Sзаг2 = 41.4р Эз = 2916 р.
Делаем вывод что штамповка на КГШП является более экономически эффективным
способом изготовления заготовки.
№Наименование Первый вариант Второй вариант
Вид заготовки Штамповка на КГШПШтамповка на
Годовой объём выпуска 43446 43446
Масса заготовки кг 0326 034
Стоимость заготовки р39.6 41.4
Разработка и образование проектируемого ТП изготовление детали
1 Разработка маршрутного технологического процесса
Исходными данными для выполнения данного раздела являются ранее принятые
методы обработки поверхностей.
Предложения по изменению маршрута обработки данной детали уже высказывались
ранее в п. "Анализ базового технологического процесса и предложения по его
Маршрутный технологический процесс составленный на основе базового с
учётом этих предложений подробно см. в маршрутных картах приложения к
Маршрутный технологический процесс.
№ Наименование Содержание операции Тип Базовые
оп.операции станка поверхност
5Токарно-винторезн1.Подрезать торец в р-р 35 16К20
ая 2.расточить отверстие
центровать отверстие
0Вертикально-фрезеФрезеровать плоскость крышки 6Н12П
5Вертикально-фрезеФрезеровать сторону ребра 6Н12П
0Программная на 1.Фрезеровать внутренний контурМА655
с-ке с ЧПУ 2.Фрезеровать внутренний контур
и подобрать R6 выдерживая
размеры согласно эскизу
5Вертикально-фрезеФрезеровать 3 ушка выдерживая 6Н12П
рная размеры 80 +074 5 +05
0Вертикально-сверлСверлить 4 отверстия 52 на 2Н135
ильная глубину 35. Сверлить 2
отверстия 47 +01 на глубину
5Вертикально-сверл1.Сверлить отверстие 57 на 2С135
Сверлить отверстие 77 на
Зенкеровать отверстие 1695
+0042 на глубину 6 +03
Зенкеровать отверстие 795
+0027 на глубину 6 +03
Развернуть отверстие 52
Развернуть 2 отверстия 5
Развернуть отверстие 8 +0022
Развернуть отверстие 17
0Токарно-винторезн1.Расточить отверстие 16К20
ая выдерживая размер 71816 +0046
Расточить отверстие
выдерживая размер 72 +003 на
Точить фаску 145 в отверстии
5Слесарная 1.Зачистить кругом заусенцы Верстак
Припилить фаску 145 на 2-х слесарный
Снять фаску 145 в отверстии
Снять фаску 145 в отверстии 8
2 Обоснование выбора баз
Как уже было сказано ранее наибольшие нарекания в базовом технологическом
процессе вызвало базирование заготовки при обработке.
В связи с этим целесообразно изменить схему базирования заготовки и на
первой операции обработать плоскость 1 (см. нумерацию поверхностей в п.
Анализ конструкции детали на технологичность") подготовив таким образом
базы для последующих операций и в частности для второй операции по
обработке стороны ребра 2.
Таким образом мы лишим заготовку требуемого числа степеней свободы и
избавимся от необходимости более одного раза использовать в качестве
базовых необработанные поверхности заготовки.
Также в этом случае соблюдаются принципы единства и неизменности баз т.к.
поверхности 12 и 3 являются также и основными конструкторскими базами
определяющими положение детали в сборочной единице и используются в
качестве технологических баз на большинстве операций технологического
3 Разработка технологических операций
см. приложение к КП.
4 Обоснование выбора оборудования
Общие правила выбора средств технологического оснащения определены ГОСТ
301-83 с учётом типа производства вида изделия характера намеченной
технологии. возможности группирования операций максимального применения
стандартного оборудования равномерной загрузки.
Выбор модели станка определяется прежде всего возможностью изготовления
на нём деталей необходимых размеров и форм качества обрабатываемой
поверхности. Если эти требования можно обеспечить на различных станках то
конкретную модель станка выбирают из соображений соответствия его размеров
габаритам обрабатываемых заготовок соответствия станка требуемой мощности
при обработке обеспечения наименьшей себестоимости обработки.
Типы станков выбранные для данного технологического процесса занесём в
Наименование Тип МощностьСтоимостьОтклонения Геометрической
операции станка станка станка формы мкм
Токарная 16К20 10 4800 01
Фрезерная 6Н12П 45 6000 005
Сверлильная 2С135 4 1360 0.05
Сверлильно-расточная2Н135 4 2150 005
Программно- МА-655 8 180000 0025
Для вертикально-сверлильной операции в базовом технологическом процессе был
выбран станок 2А135 однако как уже было сказано ранее технология не
предусматривает обработки на нём отверстий диаметром более 17мм. В связи с
этим целесообразно будет заменить эту модель станка на 2Н135. Для сверления
-ти отверстий целесообразно будет применить многошпиндельный станок типа
С135 таким образом будет достигнуто значительное уменьшения времени
обработки. Также заменим токарно-винторезный станок 1К62 более современной
5 Расчёт припусков и размеров заготовки
В этом пункте мы определим расчётно-аналитическим методом припуски и
операционные размеры для обработки отверстия 72Н7.
Обработка данного отверстия состоит из следующих этапов:
) растачивание черновое (до 10 квал)
) растачивание чистовое (до 8 квал)
) растачивание тонкое (до 7 квал).
Расчёт начинаем с последнего перехода.
Определим значение припуска и операционный размер для тонкого (алмазного)
растачивания. Минимальный симметричный припуск при обработке поверхностей
вращения определяется по формуле:
Zmin = 2 (Rzi-1 + Ti-1 + i-12 + yi2)
где Rzi-1 - высота микронеровностей оставшихся от предшествующей обработки
(принимаем по ГОСТ 2789-73)
Ti-1 - толщина дефектного слоя оставшегося от предшествующей обработки
i-1 - суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных
поверхностей оставшееся от предшествующей обработки
yi - погрешность установки заготовки возникающая на выполняемом переходе.
Выпишем значения величин входящих в формулу расчёта припуска на тонкое
Ti-1 = 0 (для алюминиевых сплавов)
Пространственное отклонение i-1 найдём по формуле
где - заг - пространственная погрешность заготовки
к - поправочный коэффициент для определения пространственного отклонения на
соответствующем переходе.
где см - смещение осей поковок штампуемых в разных половинах штампа
экс - эксцентричность поковки
заг = 062 + 152 = 1610мкм
i-1 = 1610 004 = 64мкм.
Подставим значения в формулу (2.11.1):
Zmin = 2 (20 + 0 + 642 + 72) = 168мкм
Для определения максимального операционного размера на данном переходе
вычтем из наибольшего предельного диаметра отверстия предусмотренного
чертежом найденное значение припуска:
Dmax = 7203 - 0168 = 71862мм.
Чтобы найти минимальный операционный размер вычтем из полученного Dmax
значение допуска для предыдущего перехода (для 71862Н8 допуск равен
Dmin = 71862 - 0046 = 71816мм.
Запишем значение операционного размера для тонкого (алмазного) точения:
Dоп = 7 1816 + 0046мм.
Аналогично определяем промежуточные размеры и припуски на оставшиеся
переходы. Для чистового точения:
Zmin = 2 (50 + 0 + 972 + 1352 ) = 432мкм
Dmax = 71862 - 0432 = 71430мм
Dmin = 71430 - 0185 = 71245мм
Dоп = 7 1245 + 0185мм.
Для чернового точения:
Zmin = 2 (160 + 200 + 16102 + 1352 ) = 432мкм
Dmax = 71430 - 3950 = 67480мм
Dmin = 67480 - 0740 = 66740мм
Dоп = 66740 + 0740мм
Все значения выписанные из нормативной литературы а также найденные в
результате расчётов занесём в таблицу:
Показатели Варианты обработки
Метод обработки Сверление 6-и отв. Сверление 6-и
Модель станка 2С135 2Н135
Категория ремонтной 13 13
Стоимость станка 1360 руб. 2150 руб.
Мощность станка 4 квт. 4 квт.
Площадь станка 2.04 м2 1 м2
Тшт.к. мин. 0.92 13.8
Экономический эффект Э 344014
Себестоимость обработки С1.85 28.2
Определим норму основного времени по формуле:
То=(рЧDЧl)(1000ЧVЧS)
вар. То=(3.14Ч6.2Ч6)(1000Ч22.4Ч0.25)=0.02 мин.
Т1о=2Ч(3.14Ч6.2Ч6)(1000Ч22.4Ч0.25)=0.04 мин.
Т11о=(3.14Ч5Ч6)(1000Ч22.4Ч0.25)=0.07 мин.
То=0.04+0.07=0.11мин.
Определим штучно-калькуляционное время по формуле:
Тшт.к.=(То+ТВКtB)(1+(aабс+аотд)100)+Тпзn
где ТВ=tуст+tпер+tизм
вар. ТВ=0.7+0.04+0.1=0.84
Тшт.к.=(0.02+0.84Ч1)(1+7100)+72720=0.92 мин.
вар. ТВ=2+0.01+0.16=2.17 мин.
Т1шт.к.=2Ч (0.02+2.17Ч1)(1+5.5100)+72720=4.6 мин.
Т11шт.к.=2Ч (0.02+2.17Ч1)(1+5.5100)+72720=9.2 мин.
Тшт.к.=4.6+9.2=13.8 мин.
Определим стоимость обработки по формуле:
Сп.з=Сз+Счз+ЕН(Кс+Кз)
Определим затраты по заработной плате:
где Ст - часовая тарифная ставка станочника соответствующего разряда
Кн - коэффициент учитывающий зарплату наладчика.
3 - суммарный коэффициент учитывающий выполнение норм дополнительные
затраты и отчисления на соц. страх.
Примем что на станках работает рабочий 4-го разряда и наладка
осуществляется наладчиком (Ст = 606копчас Кн = 1) тогда:
Сз = 1536061 = 92.7 копчас. для 1-го и 2-го вариантов.
Часовые затраты по эксплуатации металлорежущего станка:
Км -коэффициент показывающий во сколько раз затраты связанные с работой
данного станка больше чем аналогичные затраты связанные с работой
базового станка. Км=0.5
Сч.з. =36.30.5=18.15 для 1-го и 2-го вариантов.
Капитальные затраты в станок и здание:
вар. Кс = 1360 1003200=42.5 копчас
Кз = 7.07751003200=16.5 копчас
вар. Кс = 2150 1003200=67.19 копчас
Кз = 4.40751003200=10.3 копчас
Расходы на эксплуатацию режущего инструмента:
где Sи - стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости
вар. Си = 20.0260=0.0008 коп.
вар. Си = 20.1160=0.0044 коп.
Затраты на приспособление (для специальных приспособлений):
Спр = Sпр(А + В)100Q
где Sпр - стоимость специального приспособления
А - коэффициент амортизации (А = 033)
Б - коэффициент учитывающий расходы на ремонт и хранение приспособления (Б
вар. Спр = 68(0.33+0.2)10043446=0.08 коп.
вар. Спр = 42(0.33+0.2)10043446=0.05 коп.
Затраты на электроэнергию:
Сэ = Sэ(NэКзТо)60 где Sэ - стоимость 1кВтчаса электроэнергии (Sэ =
вар. Сэ = 2.2(40.60.02)60=0.0016 коп.
вар. Сэ = 2.2(40.60.11)60=0.0099 коп.
Технологическая себестоимость:
Ст = С + Си + Спр + Сэ
вар. Ст = 18 +0.0008+0.08+0.0016=1.9 коп.
вар. Ст = 27.38 +0.0044+0.05+0.0099=27.94 коп.
Стоимость привидённых затрат:
вар. Сп.з=92.7+18.5+0.15(42.5+16.5)=120.5 коп.
вар. Сп.з=92.7+18.5+0.15(67.19+10.3)=122.8 коп.
Таким образом стоимость обработки будет определяться:
вар. С =(120.5.0.92)60=1.85 коп.
вар. С =(122.8.13.8)60=282 коп.
Годовой экономический эффект от применения первого варианта:
Э = (282- 1.85)43446100 =11467 руб.
Чтобы получить эффект в современном выражении умножим значение Э на
Эсовр = 1146730 = 344014 руб.

3!.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Цепь работы: ознакомление с основными марками цветных сплавов и
композиционных материалов их свойствами и применением.
Сплавы на медной основе.
Медные сплавы имеют высокие механические и технологические свойства
хорошо сопротивляются коррозии и износу.
Сплавы на медной основе разделяют в зависимости от состава на две основ-
ные группы: латуни и бронзы.
) Латуни - сплавы меди с цинком где содержание цинка не превышает 45%.
Они маркируются буквой "Л" - латунь и цифрами указывающими содержание меди
в процентах остальное цинк (Л90 Л62 и т.д.)
а) деформируемые латуни из которых изготавливают ленты листы тру-33
б) литейные латуни для фасонного литья обладающие хорошей жидкоте-
кучестью антифрикционными свойствами малой склонностью к ликвации. Эти
латуни имеют более высокие механические свойства и применяются для
изготовления подшипников втулок вкладышей гаек нажимных вин-тов
червячных винтов пароводяной аппаратуры и т.д.
в) многокомпонентные латуни в которые для придания дополнительных свойств
вводятся различные легирующие элементы: олово - для сопротивляе-мости
коррозии в морской воде; свинец - для улучшения обрабатываемости резанием
алюминий никель - для повышения механических свойств и т.д. При маркировке
специальных латуней после буквы "Л" - латунь стоят первые русские буквы
каждого легирующего элемента и цифры указывающие его ко-личество в
процентах. Например ЛАЖ60-1-1 - латунь содержащая 60% меди 1% алюминия-
% железа остальное цинк.
) Бронзы - сплавы меди с другими различными элементами (оловом свин-цом
алюминием кремнием бериллием и др.) включая и цинк. Бронзы - сплавы меди
с другими различными элементами (оловом свин-цом алюминием кремнием
бериллием и др.) включая и цинк.
А) оловенистые бронзы:
- деформируемые оловянистые бронзы (содержание олова до 5-6%) –
изготавливают ленты листы прутки трубы проволку;
- литейные (содержание олова более 5-6%) – изготавивают антифрукционные
детали пароводяную арматуру вкладыши подшипников.
Б) Безоловянистые бронзы - сплавы меди с марганцем алюминием никелем
свинцом бериллием и другими элементами имеют высокие механические
технологические свойства коррозионную стойкость:
- Марганцовистые бронзы отличаются высокими коррозионными свойства-ми
высокой пластичностью хорошо обрабатываются давлением сохраняют
механические свойства при повышенных температурах (например БрМц5 - до
температуры 400-4500 С).
- Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии и имеют высокие
механические и технологические свойства. Они легко обрабатываются давлением
в горячем состоянии а при содержании алюминия до 7-8% - и в холодном. Они
имеют хорошие литейные свойства хотя и имеют значительную усадку.
- Свинцовистые бронзы являются литейными сплавами имеют высокие ан-
тифрикционные свойства и применяются для изготовления высоконагружен-ных
подшипников работающих в условиях больших удельных давлений.
- Кремнистые бронзы с содержанием кремния до 3% отличаются высокой
пластичностью и хорошими литейными свойствами упругостью и коррозион-ной
стойкостью. Эти бронзы легко обрабатываются резанием давлением сва-
риваются. Применяют для изготовления пружин и других упругих деталей ра-
ботающих при повышенных температурах (до 250 °С) в агрессивных средах.
- Бериллиевые бронзы имеют высокие прочностные свойства высокую упру-
гость сопротивляемость коррозии свариваются и обрабатываются резанием.
Применяют для изготовления упругих элементов (мембран пружин пружинящих
контактов); для деталей работающих на износ (кулачки полуавтоматов и др.).
Сплавы на основе алюминия
Широкое применение сплавов на алюминиевой основе обосновано их отно-
сительно высокими механическими и литейными свойствами малой плотно-стью.
) деформируемые из которых получают полуфабрикаты - листы проволо-ку
ленты прутки а также поковки и штамповки различными методами обра-ботки
давлением а именно: прессованием прокаткой ковкой штамповкой;
а) сплавы не упрочняемые термообработкой - сплавы алюминия с марганцем
(АМц) или с магнием (АМг2 АМгЗ АМг5 АМг6) имеющие умеренную проч-ность
и пластичность хорошую свариваемость коррозионную стойкость.
б) сплавы упрочняемые термической обработкой:
- дуралюмины (сплавы алюминия с медью магнием и марганцем сплавы)
(маркируются буквой "Д" и цифрами указывающими порядковый номер сплава
(Д1 Д16) применяются для изготовления ответственных деталей с высокой
прочностью требующих долговечности при переменных нагрузках. Например из
сплава Д16 изготавливают строительные конструкции кузова грузовых
автомобилей обшивки и другие детали самолетов.
- авиаль (Al-Mg-Si) уступают дуралюминам в прочности но имеют лучшую
пластичность в холодном и горячем состоянии хорошо свариваются и
сопротивляются коррозии. Используются для элементов конструкций с
умеренными нагрузками - лопастей винтов вертолетов кованных деталей
двигателя рам дверей.
- высокопрочные алюминевые сплавы – маркировка – В95 В96.
) литейные из которых получают фасонное литье отливкой в земляные или
металлические формы применяют литье под давлением. Имеют высокую
жидкотекучесть сравнительно небольшую усадку малую склонность к
образованию горячих трещин наряду с высокими механическими свойствами и
сопротивлением коррозии:
- силумины - сплавы алюминия с кремнием имеющие высокие литейные
свойства. Маркируются они буквами "АЛ" (алюминиевый литейный) и цифрой
указывающей порядковый номер сплава в ГОСТе. Например: АЛ2 АЛ4 и т.д.
- Сплавы алюминия с медью (АЛ7 АЛ12) имеют высокие механические свойства
при повышенной температуре хорошо обрабатываются резанием.
- Сплавы алюминия с кремнием и медью (АЛ4 АЛ5 АЛб АЛ7) применяются для
изготовления средне - и сильнонагруженных деталей с высокими механическими
) Деформируемые алюминиевые сплав применяют для ковки и штамповки.
Маркируются буквами АК указывающими назначение сплава (алюминиевый
ковочный) и цифрой - его порядковым номером (АК1 АК6). В их состав кроме
алюминия входит медь магний марганец кремний. Кроме высоких
механических свойств от этих сплавов требуется высокая пластичность в
горячем состоянии. Из этих сплавов изготовляют картеры двигатели лопасти
винтов подмоторные рамы крыльчатки и т.д.
Композиционные материалы.
Металлическая матрица армированная высокопрочными неметалическими
Металлическая матрица армированная высокопрочными нитевидными
монокристаллами (усами)- «НК» высокопрочностные свойства.
Металлическая матрица армированная высокопрочными металлическими
(проволокой) – низкие характеристики прочности и жарпрочности.
Сплавы на основе карбидов вольфрама титан тантала со связующим элементом-
) ВК – (WC + Co) – применяют при обработке хрупких материалов – чугуна
бронзы фарфора стекла.
) ТТК – (WC + TiC + TaC + Co) – применяют при обработке вязких
материалов (сталей латуней и т.п.)
) ТК – (WC + TiC + Co) – применяют для обработки горных пород бурении
Результаты выполнения задания.
Марка сплава Название Примерный Назначение Технологический способ
сплава состав изготовления заготовок из
АК6 Алюминиевый Fe до 0.7% для изготовленияТермическая обработка –
деформируемыйSi 0.7 - 1.2% сложных закалка 505-525 градусов
сплав Mn 0.4 - 0.8% штамповок С. Искусственное старение
Ni до 0.1% Применяются для 150-165 градусов С.
Ti до 0.1% ковки и Штамповка.
Al 93.3 - штамповки.
БрАЖН10-4-4 Алюминиевая Al – 9.5 - 11%детали Бронза безоловянная
бронза Fe – 3.5 - химической обрабатываемая давлением
ВК4 Вольфрамовый WC – 96% Сплав ВК4 Точение нарезание
сплав. (карбит применяется как резьба размерная
вольфрама при чистовой обработка отверстий серого
Со – 4% так и при чгуна.
Д20 ДуралюминивыйCu - 38-43% применяются для Обработка точечным
сплав Mg - 17-23 %изготовления ввариванием резание.
Мn - 05-10 %деталей с
Л68 Латунь. Fe до 0.1% Для изделий Латуни с содержанием цинка
ОбрабатываемаP до 0.01% эрозийной и до 39% хорошо
я давлением Cu 67 – 70% коррозийной деформируются в холодном
Pb до 0.03% стойкости. состоянии. Холодной
Zn 29.7 – 33% высадкой. Прессованием.
Т5К12 Титано WC - 83 % Сплавы группы Спекание черновое точение
вольфрамоваыйTiC - 5 % "ТК" - применяютпри неравномерном сечении
Со – 12 % при обработке фассонное точение отрезки
вязких токарными резцами.

сдел. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4 по плошкину (часть 2) .docx

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ОТЛИВОК (гомогенизация)
Цель работы - разобрать процесс гомогенизации отливок (устранения ликвационной неоднородности).
Графические зависимости изменения i и D от температуры
Сталь 10X18H10Т диффундирующий элемент – Mn
где Ds - значение из таблицы t-время выдержки l0=d2
d (м) =271*10-20 + 0003* h (м) = 0.000345.
h-толщина затвердевшего металла (115мм=0.115м)
Для t=1час (3600сек) h =115мм.
Для t=3часа (3*3600сек) h =115мм.
Для t=30час. (30*3600сек) h =115мм.
Для t=30час. (30*3600сек) h =50мм.
Ду25Ру16. материал корпуса сталь 10х18н10т
Химическое оборудование .изготовлено из нержавеющей стали Х 18 Н 10 Т.
Прокатные листы и трубы из стали: 10Х18Н10Т
Фланцы из стали: 10Х18Н10Т
Товары народного потребления из нержавеющей стали: 10Х18Н10Т
Геометрия дендритов. Дендриты- кристаллы образующиеся в процессе затвердевания металла могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения характера и количества примесей. Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные (древовидные) кристаллы получившие название дендритов (рисунок 1). При образовании кристаллов их развитие идет в основном в направлении перпендикулярном к плоскостям с максимальной плотностью упаковки атомов. Это приводит к тому что первоначально образуются длинные ветви (рис. 1 а) так называемые оси первого порядка (I – главные оси дендрита). Одновременно с удлинением осей первого порядка на их ребрах зарождаются и растут перпендикулярные к ним такие же ветви второго порядка (II). В свою очередь на осях второго порядка зарождаются и растут оси третьего порядка (III) и т. д. В конечном счете образуются кристаллы в форме дендритов (рис. 1 б).
Рисунок 1–Схема дендритного кристалла (а) и роста дендритов (б)
Гомогенизирующая термообработка - термообработкой называется тепловое воздействие на металл с целью направленного изменения его структуры и свойств. Гомогенизация– отжиг направленный на уменьшение химической неоднородности (микроликвации) металлов образующейся в результате рекристаллизации. В отличие от чистых металлов все сплавы после кристаллизации характеризуются неравновесной структурой т.е. их химический состав является переменным как в пределах одного зерна так и в пределах всего слитка.
Дендритная ликвация. Ликвация – неоднородность химического состава сплавов возникающая при кристаллизации. Дендритная ликвация проявляется в микрообъемах сплава близких к размеру зерен. Дендритная ликвация может быть ослаблена продолжительным нагревом затвердевшего сплава при температурах обеспечивающих достаточную скорость диффузии. После такого нагрева называемого диффузионным отжигом или гомогенизацией дендритная структура литого сплава уже не выявляется и сплав состоит из однородных кристаллов твердого раствора.
Законы Фика - законы диффузии в идеальных растворах при отсутствии внешних воздействий.
-й закон Фика устанавливает пропорциональность диффузионного потока частиц градиенту их концентрации:
где D-коэффициент диффузии m-количество вещества диффундирующего в единицу времени dc-концентрация dx-расстояние в выбранном направлении dcdx-градиент концентрации элемента.
-й закон Фика описывает изменение концентрации обусловленное диффузией:
где d-время изменения концентрации
Открыты немецким ученым А. Фиком в 1855 г.
Ликвационная неоднородность. Ликвация-неоднородность химического состава материала.
Дендритная (внутрикристаллическая)-неоднородность химического состава возникающая при кристаллизации в пределах кристаллита (дендрита) различают прямую (обогащение периферийных участков кристаллита) и обратную (обогащение осевой зоны кристаллита).
Зональная-ликвация наблюдаемая во всём объёме изделия (заготовки).
Зонная плавка (зонная перекристаллизация)— метод очистки твёрдых веществ основанный на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах. Метод является разновидностью направленной кристаллизации (процесс кристаллизации вещества в заданном направлении и заданной формы при равномерном с определённой скоростью продвижении фронта кристаллизации) от которой отличается тем что в каждый момент времени расплавленной является некоторая небольшая часть образца. Такая расплавленная зона передвигается по образцу что приводит к перераспределению примесей. Если примесь лучше растворяется в жидкой фазе то она постепенно накапливается в расплавленной зоне двигаясь вместе с ней. В результате примесь скапливается в одной части исходного образца. По сравнению с направленной кристаллизацией этот метод обладает большей эффективностью. Метод был предложен В. Дж. Пфанном в 1952году и с тех пор завоевал большую популярность. В настоящее время метод используется для очистки более 1500 веществ.
Схема устройства для зонной плавки в лодочке приведена на рис. 1.
Рис. 1 Схема устройства для зонной плавки германия: 1— индукционные катушки; 2— расплавленные зоны; 3— очищенный германий; 4— сверхчистый германий; 5— германий с повышенным содержанием примесей; 6— графитовая лодочка;
Очищаемое вещество помещают в лодочку из тугоплавкого материала. Основные требования к материалу лодочки:
высокая температура плавления;
материал лодочки не должен растворяться в очищаемом веществе или реагировать с ним.
Лодочку помещают в горизонтальную трубу у которой один конец может быть запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян то другой конец трубы соединен с вакуумной установкой.
Один конец образца расплавляется затем расплавленная зона начинает двигаться вдоль слитка. Длина расплавленной зоны зависит от длины слитка и составляет несколько сантиметров. Вещество плавится либо индукционными токами либо теплопередачей в печи сопротивления. Скорость движения составляет как правило от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в час. Движение может осуществляться либо за счет вытягивания лодочки через неподвижную печь либо смещением зоны нагрева.
Метод обладает рядом недостатков. Основной недостаток— невозможность масштабирования так как скорость процесса определяется скоростью диффузии примеси. Поэтому метод применяется для конечной стадии очистки при получении особо чистых веществ. Максимальные габариты лодочки— длина 50см толщина 2-3см длина расплавленной зоны 5см.
Металл высокой чистоты (чистый металл)- металл с низким содержанием примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы повышенной чистоты (9990—9999%) металлы высокой чистоты или химически чистые (9999—99999%) металлы особой чистоты или спектрально-чистые ультрачистые металлы (свыше 99999%).
Никельмедные сплавы- сплавы на основе меди содержащие никель в качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью непрерывный ряд твёрдых растворов (фазы переменного состава в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке). При добавлении никеля к меди возрастают её прочность и электросопротивление снижается температурный коэффициент электросопротивления сильно повышается стойкость против коррозии. Н. м. с. хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии — из них получают листы ленты проволоку прутки трубы штампуют различные изделия. Н. м. с. подразделяют на конструкционные и электротехнические. Конструкционные Н. м. с. отличаются высокой коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом; к ним относятся мельхиор ((МНЖМцЗО-08-1) — для труб термостатов а МН19 — для столовой посуды. Жаропрочные сплавы меди содержат в небольших количествах кадмий – около 1 % цирконий – до 05 % хром 10 %) и нейзильбер («новое серебро» (МНЦ 15-20) – для деталей электромашин медицинского инструмента посуды). Электротехнические Н. м. с. имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс в паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов реостатов термопар. К электротехническим Н. м. с. относятся константан (МНМц 40-15) — содержит марганец. Используется для реостатов нагревательных приборов (до 500 °С) копель (Мнмц4ЗД5) – для термопар и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам Н. м. с. несмотря на дефицитность никеля находят широкое применение в электротехнике судостроении для производства посуды художественных изделий массового потребления в медицинской промышленности пирометрии.
Температура отжига. Отжиг. Отжиг первого рода — процесс термической обработки заключающийся в нагреве детали до температуры ниже фазовых превращений выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении с заданной скоростью.
Такой вид отжига применяется для снятия наклепа и внутренних напряжений у деталей подвергнутых холодной деформации (холодная прокатка холодная штамповка волочение).
Температура рекристаллизационного отжига любого металла берется на 50—100° С выше температуры рекристаллизации данного металла. Температура рекристаллизации данного металла или сплава берется равной 04 температуры плавления (отсчитанной от абсолютного нуля).
Рекристаллизация заключается в том что начиная с некоторой температуры при нагреве происходит интенсивное перемещение атомов в металле что влечет за собой изменение формы и величины деформированных кристаллических зерен.
В процессе рекристаллизации происходят превращения аналогичные тем которые происходят при первичной кристаллизации и вторичной перекристаллизации т. е. зарождаются новые центры кристаллов и происходит одновременно их рост. Взамен вытянутых расплющенных зерен образуются мелкие сфероидальные зерна повышаются пластические свойства металлу возвращаются исходные свойства.
Температура рекристаллизационного отжига для разных металлов и сплавов различная: она зависит только от температуры рекристаллизации данного металла или сплава.
Отжиг второго рода является перекристаллизационным отжигом. Во время его проведения в материале происходит полиморфное или другое фазовое превращение связанное с заменой данной фазы другой (фазовая перекристаллизация). Поэтому для изменения кристаллитов в поликристалле материал отжигают при температуре превышающей температуру этого превращения. Так как фазовая перекристаллизация осуществляется путем зарождения и роста центров новой фазы то меняя скорость нагрева и охлаждения а также температуру перегрева (выше температуры полиморфного превращения) можно управлять величиной кристаллитов. Повышение скорости нагрева и охлаждения увеличивает число центров и измельчает зерно перегрев укрупняет зерно. При перекристаллизационном отжиге нагрев и последующее охлаждение может вызвать как частичную так и полную замену исходной структуры. Полная перекристаллизация позволяет кардинально изменить строение сплава уменьшить размер зерна снять наклеп устранить внутренние напряжения т.е. полностью изменить структуру и свойства материала. При неполном отжиге структурные превращения происходят не полностью с частичным сохранением исходной фазы. Неполный отжиг применяется в тех случаях когда можно изменить строение второй фазы исчезающей и вновь появляющейся при этом виде отжига.
Точка Кюри или температура Кюри— температура фазового перехода II рода связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества. Так никельмедные сплавы с лик- вационной неоднородностью имеют не строго определенную точку Кюри а температурный интервал внутри которого намагниченность плавно уменьша- ется до нуля. Это свойство используют в приборостроении.
Микросегрегация- микронеоднородность химического состава материала возникающая при кристаллизации или термообработки в твёрдом состоянии.
Однородность жидкой фазы. В жидком состоянии большинство металлов неограниченно растворяются один в другом образуя однофазный жидкий раствор.
Однофазный сплав имеет однородную гетерогенную систему с собственным химическим составом строением свойствами.
Равновесное состояние структуры-состояние которое соответствует минимальному значению свободной энергии.
Неравновесные условия-внешние факторы влияющие на состояние сплава (температура давление).
Параметр остаточной микроликвации. Влияние гомогенизации на микросегрегацию характеризуется параметром остаточной микроликвации-
I = (Cmax – Cmin) (C0max – C0min)
где Cma Cm C0ma C0min-минимальная первоначальная концентрация растворимых примесей в элементе i.
Процессы диффузии выравнивают состав жидкой фазы и этот состав соответствует равновесию на границе раздела твёрдый раствор-жидкость.
Распределение концентрации растворённых компонентов поперёк ветвей носит синусоидальный характер (с максимумом в междендритных областях и минимумом по центру дендритных ветвей).

2 Материаловед.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
Цель работы: изучение классификации состава и маркировки сталей и чугунов.
Классификации и маркировки сталей и чугунов.
I Классификация и маркировка сталей
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом содержание до 214%
углерода. Кроме того в состав сплава обычно входят марганец кремний сера
и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-
химических свойств специально (легирующие элементы).
По способу производства различают стали мартеновские бессемеровские
(конвертерные) электростали и стали особых методов выплавки.
Стали классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-
ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71 ГОСТ 5632-72 ГОСТ 14959-
В свою очередь углеродистые стали могут быть:
A) малоуглеродистыми т. е. содержащими углерода менее 025%;
Б) среднеуглеродистыми содержание углерода составляет 025-060%
B) высокоуглеродистыми в которых концентрация углерода превышает 060%.
Легированные стали подразделяют на:
а) низколегированные содержание легирующих элементов до 25%
б) среднелегированные в их состав входят от 25 до 10% легирующих
в) высоколегированные которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
По назначению стали бывают:
) конструкционные предназначенные для изготовления строительных и
машиностроительных изделий.
) инструментальные из которых изготовляют режущий мерительный штамповый
и прочие инструменты. Эти стали содержат более 065% углерода.
) с особыми физическими свойствами например с определенными магнитными
характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения:
электротехническая сталь суперинвар.
) с особыми химическими свойствами например нержавеющие жаростойкие или
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали
стали обыкновенного качества содержание до 0.06% серы и до 007%
качественные - до 0035% серы и фосфора каждого отдельно.
высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
особовысококачественные до 0025% фосфора и до 0015% серы.
Степень раскисления.
По степени удаления кислорода из стали т. е. по степени её раскисления
) спокойные стали т. е. полностью раскисленные; такие стали обозначаются
буквами "сп" в конце марки (иногда буквы опускаются);
) кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";
) полуспокойные стали занимающие промежуточное положение между двумя
предыдущими; обозначаются буквами "пс".
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
) сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам
(такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
) сталь группы Б - по химическому составу;
) сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и
химическим составом.
В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности ? относительное
удлинение ?% предел текучести ?т изгиб в холодном состоянии) сталь каждой
группы делится на категории которые обозначаются арабскими цифрами.
Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером
марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических
свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали тем
больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное
содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали причем
группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории
стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий
категории первую категорию обычно не указывают.
Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества кипящая № марки 1
второй категории поставляется потребителям по механическим свойствам
ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием
марганца спокойная № марки 5 первой категории с гарантированными
механическими свойствами и химическим составом (группа В);
Вст0 - углеродистая сталь обыкновенного качества номер марки 0 группы Б
первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не
Качественные стали маркируют следующим образом:
) в начале марки указывают содержание углерода цифрой соответствующей
его средней концентрации;
а) в сотых долях процента для сталей содержащих до 065% углерода;
) 05кп - сталь углеродистая качественная кипящая содержит 005% С;
) 60 - сталь углеродистая качественная спокойная содержит 060% С;
) б) в десятых долях процента для индустриальных сталей которые
дополнительно снабжаются буквой "У":
) У7 - углеродистая инструментальная качественная сталь содержащая
% С спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);
) У12 - углеродистая инструментальная качественная сталь спокойная
) 2) легирующие элементы входящие в состав стали обозначают русскими
А - азот К - кобальт Т - титан Б - ниобий М - молибден Ф- ванадий
) В - вольфрам Н - никель Х - хром Г - марганец
) П - фосфор Ц - цирконий Д - медь Р - бор Ю – алюминий
) Е - селен С - кремний Ч - редкоземельные металлы
) Если после буквы обозначающей легирующий элемент стоит цифра то она
указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет то
сталь содержит 08-15% легирующего элемента за исключением молибдена
и ванадия (содержание которых в солях обычно до 02-03%) а также
бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 00010%).
Г2 - низко легированная качественная сталь спокойная содержит
приблизительно 14% углерода и до 20% марганца.
Х16Н15М3Б - высоко легированная качественная сталь спокойная содержит
3% C 160% Cr 150% Ni до З0% Мо до 10% Nb.
Высококачественные и особовысококачественные стали.
Маркируют так же как и качественные но в конце марки высококачественной
стали ставят букву А (эта буква в середине марочного обозначения
указывает на наличие азота специально введённого в сталь) а после марки
особовысококачественной - через тире букву "Ш".
У8А - углеродистая инструментальная высоко качественная сталь содержащая
ХГС-III - особовысококачественная среднелегированная сталь содержащая
0% углерода и от 08 до 15% хрома марганца и кремния каждого.
Отдельные группы сталей обозначают несколько иначе.
Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами "ШХ" после которых указывают
содержание хрома в десятых долях процента:
ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь содержащая 06% хрома;
ШХ15ГС - шарикоподшипниковая сталь содержащая 15% хрома и от 08 до
% марганца и кремния.
Быстрорежущие стали (сложнолегированные) обозначают буквой "Р" следующая
за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама:
Р18-быстрорежущая сталь содержащая 180% вольфрама;
Р6М5К5-быстрорежущая сталь содержащая 60% вольфрама 50% молибдена 50%
Автоматные стали обозначают буквой "А" и цифрой указывающей среднее
содержание углерода в сотых долях процента:
А12 - автоматная сталь содержащая 012% углерода (все автоматные стали
имеют повышенное содержание серы и фосфора);
А40Г - автоматная сталь с 040% углерода и повышенным до 15% содержанием
II Классификация и маркировка чугунов.
Чугунами называют сплавы железа с углеродом содержащие более 214%
углерода. Они содержат те же примеси что и сталь но в большем
количестве. В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
Белый чугун в котором весь углерод находится в связанном состоянии в
виде карбида и чугун в котором углерод в значительной степени или
полностью находится в свободном состоянии в виде графита что определяет
прочностные свойства сплава чугуны подразделяют на:
) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;
) высокопрочные - шаровидный графит;
) ковкие - хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя
соответствующими минимальному значению временного сопротивления ?в при
растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85)
высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85) ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).
СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;
ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;
КЧ35 - ковкий чугун с ?в растяжением примерно 350 МПа.
Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из
антифрикционного чугуна АЧС-1 АЧС-6 АЧВ-2 АЧК-2 и др. что
расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун:
С - серый В - высокопрочный К - ковкий. А цифры обозначают порядковый
номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.
Анализ микроструктуры из индивидуального задания
с использованием кривой охлаждения
Тип сплава: Карбидные легированные стали
Травитель: 3% р-р азотной кислоты в спирте
Обработка: ковка и отжиг
Твердость (HB ГПа): 2.1
Компоненты: C - 145-165% Cr – 11-12.5%. Mo
– 0.4-0.6%. V – 0.15-0.3%.
Структурные составляющие: сорбит отпуска карбиды первичные
Форма включений: Зерна или глобули
Размер изображения (ориг.) пикс: 960
Размер изображения (ориг.) мм: 0.28
Предел разрешения микроскопа мкм: 0.63 (Размер минимального объекта
видимого в микроскоп)
Предел разрешения фотографии мкм: 0.29 (Размер минимального объекта
видимого на фотографии)
Описание: Первичные (крупные) и вторичные
(мелкие) карбиды хрома в сорбитной
[pic] матрице инструментальной стали для
штампов холодного деформирования.
Диаграмма железо-цементит (Fe – Fe3C)
Кривая охлаждения микроструктуры[pic]
Кристаллизация зазвтектоидных сталей начинается в точке 1 выделением
из жидкого расплава аустенита и заканчивается в точке 2. Состав жидкого
расплава изменяется по линии BС а аустенита - по линии JE диаграммы. После
затвердевания сплав имеет однофазную структуру аустенита. При дальнейшем
охлаждении от точки 2 до точки 3 структурных превращений сталь не
претерпевает идет простое охлаждение. В интервале точек 3-4 происходит
выделение вторичного цементита в связи с уменьшением растворимости углерода
в аустените согласно линии ES диаграммы. При медленном охлаждении цементит
выделяется по границе аустенитных зерен. Состав аустенита изменяется
согласно линии ES и в точке 4 при температуре 727 °С аустенит содержит 08%
С. На линии SK (на кривой - площадка 4-4') происходит эвтектоидное
превращение аустенита в перлит. При дальнейшем охлаждении ниже точки 4 из
феррита входящего в перлит выделяется третичный цементит. Третичный
цементит наслаиваясь на кристаллы вторичного цементита и цементита
перлита не оказывает заметное влияние на свойства. Поэтому при
рассмотрении структур заэвтектоидных сталей о третичном цементите обычно не
упоминают. Конечная структура П +ЦII +ЦIII - перлито-цементитная.
Аустенит ( )-это твёрдый раствор внедрения в котором атомы углерода
входят внутрь элементарной ячейки ГЦК -железа.
Цементит (Fe3CЦ) — карбид железа химическое соединение с формулой
Феррит (α) -фазовая составляющая сплавов железа представляющая собой
твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в ОЦК α-железа (α-феррит).
Перлит- представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и
Микроструктура стали Х12М относится к заэвтектоидным сталям (08-
4% С) структура – перлит + цементит вторичный

1!.doc

Практическое занятие 1.
ИЗОБРАЖЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА
Цель работы – разобрать принципиальную схему металлографического
микроскопа получение изображения микроструктуры масштаб изображения.
В сплавах которые получают сплавлением спеканием или одновременным
осаждением из газовой фазы отдельных компонентов которые могут вступать
(или не вступать) во взаимодействие друг с другом в зависимости от
характера физико-химического взаимодействия между компонентами могут
образовываться следующие фазы (новая однородная часть системы имеющая свой
тип кристаллической решетки состав свойства и отдельную от других частей
системы поверхность раздела): жидкие растворы твердые растворы химические
соединения. При отсутствии взаимодействия компонентов – фазами в такой
системе будут чистые компоненты (например система Fe-Pb).
Традиционно структура металлов и сплавов изучается просматриванием
поверхности специально подготовленных образцов (шлифов) или изломов с
увеличением до 30 раз (макроанализ) или с помощью микроскопов
(микроанализ). Исследование макроструктуры позволяет обнаружить усадочную
раковину и газовые пузыри в слитке волокнистость поковок и другие
особенности связанные с технологическими способами обработки. При
исследовании микроструктуры выявляются структурные составляющие –
однообразно повторяющиеся участки во всех частях наблюдаемой структуры.
Первый оптический металлографический микроскоп с весьма ограниченной
разрешающей способностью (расстояние между двумя разрешаемыми деталями
наблюдаемой структуры) был создан в конце XIX в. Для существующих
металлографических микроскопов с использованием видимого света разрешающая
способность определяется комбинацией двух оптических систем - объектива и
окуляра состоящих из нескольких коаксильно расположенных линз и
составляет до 1800 (180 нм).
Ультрафиолетовый микроскоп изобретенный в 1926 г. обладает
разрешающей способностью в 1000 (100 нм) но в металлографии он
практически не применяется из-за отсутствия объективных линз пригодных для
света. Что касается рентгеновских лучей то если бы можно было найти
преломляющую среду способную фокусировать рентгеновские пучки то были бы
сконструированы микроскопы с разрешающей способностью 05 (005 нм).
Представления о волновой природе электронов (Луи де-Бройль) -
излучение обладает как волновыми так и корпускулярными свойствами легли в
основу электронной микроскопии в которой применение пучка электронов
позволило достигнуть весьма больших увеличений.
В электронных микроскопах созданных на основе тех же принципов что и
оптические микроскопы для прозрачных объектов используются электроны
ускоренные напряжением от 30 000 до 150 000 В. Средняя длина волны
составляет 007 - 003 (0007 - 0003 нм) она в 100 000 раз меньше чем
средняя длина волны видимого света.
Имеются и другие типы электронных микроскопов:
- работающие как и оптические микроскопы на отражение;
-использующие электроны испускаемые самим объектом или пучок
ионизированных частиц;
- сканирующие поверхность образца при помощи электронного зонда.
На рис. 1 приведена принципиальная схема металлографического
микроскопа с вертикальным освещением.
Полированная и протравленная поверхность S металлического образца
помещается перпендикулярно оптической оси микроскопа. На поверхность
образца через объектив О падает свет испускаемый источником L.
При помощи конденсора С и осветителя I свет фокусируется в пучок
приблизительно параллельный оптической оси микроскопа. Объектив принимает
световые лучи отражающиеся перпендикулярно от поверхности образца. Лучи
которые отражаются от неровностей поверхности не попадают в поле
Рисунок 1. Принципиальная
металлографического микроскопа
вертикальным освещением.
Следовательно изображение поверхности S образованное при помощи
окуляра Е представляет собой большую светлую область пересеченную темными
линиями или усеянную темными точками которые соответствуют границам зерен
фигурам травления а также разного рода неровностям поверхности.
В микроскопе объектив дает действительное увеличенное изображение
объекта. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение на сетчатке
глаза экране или фотографической пластинке.
Увеличение микроскопа равно произведению соответствующих увеличений
объектива и окуляра. Увеличение зависит от наблюдателя. Оно определяется
углом под которым наблюдатель видит объект или изображение и зависит от
расположения этого объекта (или изображения) относительно глаза.
Принято что увеличение равно единице когда объект находится в
плоскости наилучшего зрения невооруженным глазом. Для нормального глаза эта
плоскость расположена на расстоянии приблизительно 250 мм. Если расстояние
между объектом и глазом больше то объект будет казаться меньшим и
Следовательно если говорить что микроскоп дает увеличение 500 это
значит что действительное изображение объекта даваемое микроскопом и
расположенное в плоскости наилучшего зрения кажется невооруженному глазу в
0 раз большим чем сам объект находящийся на том же расстоянии.
изображения является отношением размера изображения к размеру
объекта. Его значение не зависит от наблюдателя или его положения (рис. 2).
Рисунок 2. Виды структур и типы микроскопов для исследования

Задание 6 по матер-ю.doc

Практическое занятие 6
СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ
Цель – проанализировать применение методов математической
статистики для оценки качества изделий.
Уровень значимости ( = 001;
Обьём выборок: N1 = 6; N2 = 11;
Шероховатость мкм: [p [p
Дисперсия мкм 2 : (12 = 09; (22 = 47.
Проверяем гипотезу о равенстве выборочных дисперсий Н0: (12 = (22
с помощью критерия Фишера (прил. 51) для уровня значимости ( =
Fрас = (22 (12 = 47 09 = 522.
Так как f1 = NБ – 1 = 11 – 1 = 10 а f2 = NМ – 1 = 6 – 1 = 5 то
Fрас = 522 F (( ; f1 ; f2)= F(001; 10;5) = 564
и гипотеза о равенстве дисперсий принимается.
Вычисляем средневзвешенную дисперсию:
( 2 = [pic] 343 мкм2
Проверяем гипотезу о равенстве средних Н0: [pic]max1 = [pic]max2 с
помощью критерия Стьюдента (прил. 49).
Так как для степени свободы f = N1+ N2 – 2 = 6 + 11 – 2 = 15
то гипотеза о равенстве средних принимается. Следовательно при
принятом уровне значимости ( = 001 различия в шероховатостях
шлифованных поверхностей валов на двух технологических режимах не

5!.doc

Практическое занятие 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ.
Цель работы – разобрать процесс сборки неразъемных соединений
определяющий параметры технологического оборудования.
При проектировании отдельных сборочных операций выполняют расчеты по
определению усилий необходимых для сборки неразъемных соединений опре-
деляющих параметры соответствующего оборудования.
При выполнении операций клепки усилие Р
где Ф - коэффициент формы замыкающей головки заклепки; d (мм) - диаметр
стержня заклепки; в (МПа) - предел прочности материала заклепки при
При Ф=262 (потайная головка)
в (Сталь 35) = 540 МПа
Сила P необходимое для образования головок заклепок при холодной клепке
прямо пропорциональна в (МПа) - предел прочности материала (сталь 35)
заклепки при растяжении и диаметр стержня заклепки.
При выполнении операций развальцовки сила Ро необходимая для осадки
концов трубки на конус и сила Ротб необходимая для отбортовки трубок оп-
ределяются по зависимости:
где К - коэффициент учитывающий размеры свойства материала трубок и
характер выполняемой операции;
S (мм) - толщина стенки;
D d (мм) - наружный и внутренний диаметры трубки;
D1 (мм) - диаметр развальцованного конца трубки;
[pic] (МПа) - предел текучести материала трубок.
K=45 (медь развальцовка)
При выполнении операций развальцовки сила Ро необходимая для осадки концов
трубки на конус зависит от размера свойства материала трубки и характера
выполняемой операции учитывающиеся в значение коэффициента К. То есть для
стали сила Pраз. Будет больше чем сила Pраз для меди потому что сталь
менее пластична чем медь.
Схема и краткое описание технологического процесса.

2!.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
Цель работы: изучение классификации состава и маркировки сталей и
КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ:
По химическому составу:
а) низкоуглеродистые (до 03% С);
б) среднеуглеродистые (03 – 07% С);
в) высокоуглеродистые (более 07% С).
В зависимости от наличия лигирующих элементов:
в) кремнистые и т.д.
В зависимости от общего содерания легирующих элементов:
а) низколегированные (до 25%);
б) среднелегированные (до 25 до 10%);
в) высоколегированные (более 10%).
По способу производства:
стали особых методов выплавки.
обыкновенные (006% S и 007% P);
качественные (до 004% S и 0035% P);
высококачественные (не более 0025% S и 0025% P);
особо высококачественные (не более 0015% S и 0025% P).
По степени раскисения:
стали с особыми свойствами.
Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества:
- группа А – стали с гарантируемыми структурой и механическими свойствами
- группа Б - стали с гарантируемым химическим составом (БСт0
- группа В – стали с гарантируемыми механическими свойствами и химическим
составом (ВСт1 ВСт2 ВСт5)
Углеродистые качественные конструкционные стали (сталь 08 где 08 –
среднее содержание углерода в сотых долях процента).
Углеродистые качественные инструментальные стали (У12 где 12-сренее
содержание углерода в десятых долях процента).
Легированные стали (каждый элемент обозначается букво). 12X2H4A где 12
– среднее содержание углерода (в сотых (2) и в десятых (1) долях процента
-содержание легирующего элемента в целых процентах А-обозноение
высококачественной стали)
Углеродистые автоматные стали с повышенным содержанием серы и фосфора
(А12 где 12 – среднее сдеражание углерода в сотых долях процента)
Конструкционные стали с высоким содержанием углерода и наличием хрома
(ШХ15 где 15 – процент легирующего элемента в дестяых долях)
Быстрорежущие стали (P18 где 18 – мреднее содержание вольфрама в
Стали применимы для получния отливок (15 Л где 15 – среднее содержание
углерода в сотых долях процента).
Классификация чугунов и их маркировка.
Серый чугун (С4 20 где 20 – предел прочности чугуна при растяжении
Ковкий чугун (КЧ – 35 – 10 где 35 – предел прочности при растяжением
(350 МПа) 10-относительное удлинение ( = 10%));
Высокопрочный чугун (ВЧ – 50 где 50 – предел прочнусти при растяжении
Марка Наименование Расшифровка Качество Назначение
ВСтЗсп Углеродистая В - группы В ОбыкновенногИзготовляют
конструкционная (с о качества горячекатаный рядовой
сталь гарантируемыми прокат: балки
обыкновенного механическими швеллеры уголки
качества в свойствами и прутки а также листы
соответствии химическим трубы и поковки
с ГОСТ 380-71 составом);
Углеродистая Содержание КачественнаяЗубчатые колеса
качественная углерода 055 % прокатные валки
конструкционная штоки бандажи валы
сталь ГОСТ (Среднеуглероди эксцентрики
50-74 стая) малонагруженные
пружины и рессоры и
Г2 Сталь Содержит не КачественнаяДля деталей сварных
конструкционная более 0.12 % конструкций
низколегированнауглерода изготовляемых из
я для сварных (Низкоуглеродис листов. В виде листов
конструкций тая) и сортового фасонного
Строительная сравнительно проката применяют в
низколегированнанебольшое строительстве и
я сталь количество машиностроении для
недефицитных сварных конструкций в
легирующих основном без
элементов: дополнительной
до 1.8 % Mn термической обработки.
до 017-037 % Хорошо сваривается.
Si Стойки ферм верхние
до 03 % Cr и обвязки вагонов
др. хребтовые балки
детали вагоностроения
детали экскаваторов
металлоконструкций и
температуре от -40 до
У10 Углеродистая Содержание КачественнаяДля режущих
качественная углерода 1 % инструментов небольших
инструментальная(Высокоуглероди размеров изготовления
сталь стая) инструментов
ГОСТ1435-74 работающих в условиях
кромки. Для обработки
(вытяжных высадочных
обрезных и вырубных)
калибров простой формы
и пониженных классов
роликов напильников
напильников и т. д.
Для игольной проволоки
Л Сталь для Сталь для ОбыкновенногСтанины прокатных
отливок отливок о качества станов зубчатые
содержащая колеса тяги бегунки
в среднем 015 задвижки балансиры
% углерода диафрагмы катки
(Низкоуглеродис валки кронштейны и
динамических нагрузок.
КЧ45-6 Ковкий чугун Предел Твердость HBДетали работающие при
прочности при 10 -1 = 150 высоких статических и
растяжении - динамических нагрузках
(в = 450 МПа 207 МПа
Анализ микроструктуры с использованием кривой охлаждения.
Травитель: 3% р-р азотной кислоты в спирте
Твердость (HB ГПа): 1.64
Компоненты: Химический элемент %
Кремний (Si) 0.17-0.37
Марганец (Mn) 0.50-0.80
Медь (Cu) не более 0.25
Мышьяк (As) не более 0.08
Никель (Ni) не более 0.25
Сера (S) не более 0.04
Углерод (C) 0.32-0.40
Фосфор (P) не более 0.035
Хром (Cr) не более 0.25
Структурные составляющие: феррит перлит
Субструктура: Однородная светлая (нет
Форма включений: Зерна или глобули
Размер изображения (ориг.) пикс:570
Размер изображения (ориг.) мм: 0.26
Предел разрешения микроскопа 0.68 (Размер минимального объекта
мкм: видимого в микроскоп)
Предел разрешения фотографии 0.46 (Размер минимального объекта
мкм: видимого на фотографии)
Описание: Зерна феррита (светлые) и перлит.
Сталь 35 (обработка - отжиг): Содержание углерода – 035 %.
Фазовый состав стали 35 (доэвтектоидная сталь):
Площадь перлита – 4375 %;
Пощадь феррита – 5625 %.
Фазы в поле микроскопа имеют разную окраску: феррит – светлую а перлит –
Отжигом называют термообработку направленную на получение в металлах
равновесной структуры. Любой отжиг включает в себя нагрев до определенной
температуры выдержку при этой температуре и последующее медленное
охлаждение. Цель отжига - уменьшить внутренние напряжения в металле
уменьшить прочностные свойства и увеличить пластичность.
Феррит - Феррит (лат. ferrum — железо) фазовая составляющая сплавов
железа представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих
элементов в α-железе (α-феррит). Имеет объемноцентированную кубическую
кристаллическую решётку.
Микростроение размеры зерна и субструктура феррита зависят от условий
его образования при полиморфном γ—α превращении. При небольшом
переохлаждении образуются приблизительно равноосные полиэдрические зёрна;
при больших переохлаждениях и наличии легирующих элементов (Cr Mn Ni)
феррит возникает по мартенситному механизму и вследствие этого упрочняется.
Перлит (от фр. perle - жемчужина) — одна из структурных составляющих
железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой
эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита (в легированных сталях —
карбидов). Перлит — продукт эвтектоидного распада аустенита при
сравнительно медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов ниже 727 °C.
При этом γ-железо переходит в α-железо растворимость углерода в котором
составляет от 0006 до 0025%; избыточный углерод выделяется в форме
цементита или карбидов. В зависимости от формы различают перлит
пластинчатый (основной вид перлита; обе фазы имеют форму пластинок) и
зернистый (округлые зёрнышки или глобули цементита располагаются на фоне