Материаловедение и технология материалов




НазваниеМатериаловедение и технология материалов
страница2/16
Дата публикации30.07.2013
Размер1.35 Mb.
ТипМетодические указания
skachate.ru > Физика > Методические указания
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16
Тема 2. Основы получения металлических заготовок
Приступая к изучению данного раздела, необходимо уяснить, что формообразование заготовок, деталей и изделий возможно при нахождении металлов и сплавов в различных агрегатных состояниях: в твердом (обработка давлением, механическая обработка, сварка), жидком (литье), газообразном (напыление). Одним из критериев выбора способа формообразования заготовок являются свойства материала заготовок, такие как пластичность, твердость, свариваемость, литейные свойства и целый ряд других.
2.1. Основы технологии литейного производства
Литейным производством называют отрасль машиностроения, занимающуюся изготовлением фасонных деталей путем заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию детали. Основные преимущества и достоинства получения отливок – относительная дешевизна по сравнению с другими способами изготовления деталей и возможность получения изделий самой сложной конфигурации из различных сплавов.

Пригодность сплавов для производства отливок определяется следующими литейными свойствами: жидкотекучестью, усадкой, ликвацией, газопоглощением. Следует ознакомиться с литейными свойствами металлов и сплавов.

В настоящее время существует более 100 различных способов изготовления литейных форм и получения отливок. Причем современные способы получения заготовок литьем достаточно широко обеспечивают заданные точность, параметры шероховатости поверхности, физические и механические свойства заготовок. Поэтому при выборе способа получения заготовки необходимо оценивать все преимущества и недостатки каждого сопоставляемого варианта.

В общем производстве литых заготовок значительный объем занимает литье в песчано-глинистые формы, что объясняется его технологической универсальностью. Этот способ литья экономически целесообразен при любом характере производства, для деталей любых масс, конфигураций, габаритов, для получения отливок практически из всех литейных сплавов. Технологический процесс изготовления литых фасонных изделий в песчано-глинистых формах состоит из значительного числа операций: подготовки формовочной и стержневой смесей, изготовления форм и стержней, заливки форм, освобождения отливок из форм, обрубки и очистки литья. Изменяя способ формовки, используя различные материалы моделей и формовочных смесей, можно получить отливки с достаточно чистой поверхностью и точными размерами.

Изготовление литейных форм из песчано-глинистых смесей - наиболее сложная и ответственная операция. Необходимо изучить технологию изготовления литейных форм при ручной и машинной формовке, ознакомиться с литейной технологической оснасткой. Выбивка и очистка литья - самые трудоемкие и маломеханизированные процессы. Следует запомнить способы выбивки отливок, методы обрубки и очистки литья, ознакомиться с дефектами отливок и мерами по их устранению.

Несмотря на универсальность и дешевизну, способ литья в песчано-глинистые формы связан с большим грузопотоком вспомогательных материалов, повышенной трудоемкостью. Кроме того, до 25% массы отливок превращается в стружку при механической обработке.

По сравнению с литьем в песчано-глинистые формы преимущество специальных видов литья состоит в следующем: в повышении точности и улучшении качества поверхности отливок; уменьшении массы литниковой системы; резком снижении расхода формовочных материалов. Кроме того, технологический процесс изготовления отливок специальными способами легко поддается механизации и автоматизации, что повышает производительность труда, улучшает качество отливок, снижает их себестоимость.

К специальным способам литья относят: литье в оболочковые формы, точное литье по выплавляемым моделям, литье в металлические формы (кокили), центробежное литье, литье под давлением и непрерывное литье в кристаллизаторах. Следует тщательно разобраться в сущности, особенностях и областях применения специальных видов литья.

Вопросы для самопроверки

  1. Значение и область применения литейного производства.

  2. Классификация способов получения отливок.

  3. Основные преимущества получения литых деталей.

  4. Литейные свойства сплавов.

  5. Формовочные материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней.

  6. Какие требования предъявляют к формовочным материалам?

  7. Основные операции при получении отливок.

  8. Формовка ручная и машинная при литье в песчано-глинистые формы.

  9. Назначение и изготовление стержней.

  10. Способы выбивки и очистки литья.

  11. Охарактеризуйте сущность способа литья но выплавляемым моделям, преимущества и недостатки этого способа.

  12. Сущность способа литья в оболочковые формы и его преимущества.

  13. Укажите преимущества литья в металлические формы (кокили).

  14. Охарактеризуйте сущность способа литья под давлением.

  15. Изложите сущность получения фасонных отливок на центробежных машинах.

  16. Область применения непрерывного литья.


2.2. Основы технологии обработки металлов давлением
В современной металлообрабатывающей промышленности обработка металлов давлением (ОМД) является одним из основных способов формообразования деталей машин различного назначения. Обработка металлов давлением основана на пластичности металлов, т.е. на возможности металлов пластически деформироваться без разрушения. На пластичность металлов оказывают влияние химический состав материала, температура и скорость деформации, форма очага деформации. Создавая соответствующие условия деформирования, можно получить требуемую технологическую пластичность. Обработка металлов давлением существенно отличается от других видов обработки, так как в процессе пластической деформации металл не только приобретает требуемую форму, но и меняет свою структуру и физико-механические свойства.

В настоящее время насчитывается около 400 способов ОМД. Несмотря на большое многообразие процессов обработки давлением, их можно объединить в две основные группы: процессы металлургического и машиностроительного производства.

К первой группе относятся прокатка, прессование и волочение, т.е. процессы, в основе которых лежит принцип непрерывности технологического процесса. Продукцию металлургического производства (листы, полосы, ленты, периодический и профильный прокат, трубы, профили, проволоку и т.п.) используют как заготовку в кузнечно-прессовых и механических цехах и как готовую продукцию для создания различного рода конструкций. Во вторую группу входят такие процессы, как ковка, объемная штамповка (горячая и холодная), листовая штамповка и специальные виды обработки давлением (раскатка кольцевых деталей, редуцирование, обкатка и т.д.). Эти процессы обеспечивают получение заготовок деталей и готовых изделий, не требующих последующей механической обработки. Кованые и штампованные заготовки отличаются высокими механическими свойствами, поэтому наиболее ответственные, тяжело нагруженные детали машин изготавливают из заготовок, полученных ковкой или штамповкой.

При изучении данного раздела необходимо уяснить, что понимают под пластичностью металлов и усвоить основные факторы, влияющие на пластичность (состав металла, скорость деформации и температура нагрева металла).

Необходимо обратить внимание на то, что обработка давлением не только изменяет форму, но и улучшает механические свойства металла вследствие наклепа, получения более мелкозернистой структуры и уплотнения металла за счет ликвидации дефектов металлургического производства (раковины, пузыри, трещины),

Важно понять разницу между влиянием горячей и холодной обработки на свойства металла. Необходимо уяснить принцип классификации способов ОМД.

Прокатка — один из наиболее прогрессивных и широко распространенных видов обработки металлов давлением. В машиностроении прокаткой получают как заготовки для свободной ковки, штамповки, волочения, так и готовые изделия - элементы строительных конструкций и деталей машин: балки, швеллеры, уголки, прутки и другие профили, трубы, колеса, шарики и т.п.

Необходимо ознакомиться с инструментом, оборудованием и схемами прокатки, знать классификацию прокатных станов, продукцию прокатного производства. Следует обратить внимание на производство листов, сортового проката, бесшовных и сварных труб.
Вопросы для самопроверки

  1. Начертите схемы прокатки металла.

  2. Охарактеризуйте основное и вспомогательное оборудование прокатного производства.

  3. Что такое калибровка валков?

  4. По каким признакам классифицируются прокатные станы.

  5. Как осуществляется прокатка листов и профилей?

  6. Расскажите о прокатке бесшовных и сварных труб.


Прессование - единственно возможный способ обработки малопластичных металлов. При этом достигается наиболее выгодное сочетание главных направлений кристаллической решетки металлических материалов и схемы главных деформаций. Знакомясь с технологией прессования, изучите два метода прессования (прямой и обратный) и запомните их достоинства и недостатки. Изучите инструмент и оборудование прессования.
Вопросы для самопроверки

  1. Изложите сущность процесса прессования прямым и обратным методами.

  2. Основной инструмент и оборудование при прессовании.

  3. Технология процесса прессования. •

  4. Продукция прессования.

  5. Каковы достоинства и недостатки прессования как одного из способов ОМД?

Волочение - деформирование металлических материалов в холодном состоянии. В процессе холодной пластической деформации металл упрочняется (наклепывается). Продукция волочения обладает высокой точностью размеров и хорошим качеством поверхности. Необходимо хорошо разобраться в операциях технологического процесса волочения, особенно в операциях предварительной подготовки металла, изучить инструмент и оборудование волочения, достоинства н недостатки этого метода, знать продукцию волочения.
Вопросы для самопроверки

  1. Сущность и особенность процесса волочения.

  2. Схемы и принципы работы волочильных станов.

  3. Продукция волочения.


Производство гнутых профилей – метод профилирования листового материала в холодном состоянии. В этом случае получают фасонные тонкостенные профили весьма сложной конфигурации и большой длинны. Разберитесь в сущности этого метода и области его применения.
^ Вопросы для самопроверки

1. Расскажите о технологическом процессе получения гнутого профиля из листовой, заготовки.
Свободная ковка - горячая обработка металлов давлением, при которой деформирование заготовки осуществляется универсальным инструментом. При ковке формоизменение происходит вследствие течения металла в стороны, перпендикулярные к движению деформирующего инструмента - бойка. Ковка является рациональным и экономически выгодным процессом получения качественных заготовок с высокими механическими свойствами в условиях мелкосерийного и единичного производства.

Следует ознакомиться с заготовками, применяемыми при ковке, с операциями свободной ковки и соответствующими инструментами. Рассмотрите оборудование, используемое в каждом случае, достоинства и недостатки свободной ковки.
Вопросы для самопроверки

  1. В чем сущность процесса свободной ковки?

  2. Что является заготовкой при ковке?

  3. Какие Вы знаете операции свободной ковки и какой при этом применяется кузнечный инструмент?


Штамповка - разновидность ковки, позволяющая механизировать и автоматизировать этот процесс. Штамповка бывает горячей и холодной, объемной и листовой. Необходимо изучить основные методы и операции объемной и листовой штамповки, инструмент, оборудование, достоинства и недостатки. Обратите внимание на прогрессивные способы объемной штамповки: поперечно-клиновая вальцовка, ротационное обжатие, штамповка в разъемных матрицах и т.д.
Вопросы для самопроверки

  1. Сравните ковку и штамповку. Какой вид обработки более прогрессивный? Почему?

  2. Опишите основные этапы технологического процесса горячей объемной штамповки.

  3. Каковы исходные заготовки при объемной штамповке?

  4. Сравните достоинства и недостатки объемной штамповки в открытых и закрытых штампах.

  5. Нарисуйте схемы операций холодной объемной штамповки.

  6. Что является исходной заготовкой и продукцией листовой штамповки?

  7. Какие операции листовой штамповки вы знаете?


2.3. Основы технологии сварочного производства
Сварка является наиболее прогрессивным, высокопроизводительным и весьма экономичным технологическим способом получения неразъемных соединений. Сварку можно рассматривать как сборочную операцию (особенно в строительной промышленности) и как способ производства заготовок. Во многих областях промышленности широко используют комбинированные сварные детали, которые состоят из отдельных заготовок, выполненных с применением различных технологических процессов, а иногда и различных материалов. Деталь расчленяют на составные части с последующей их сваркой, если изготовление ее цельнолитой или цельнокованой связано с большими производственными трудностями, отсутствием оборудования, усложнением механической обработки или если отдельные части детали работают в особо тяжелых условиях (повышенного изнашивания и температуры, коррозии и т.п.) и их изготовление требует применения более дорогих материалов.

Приступая к изучению раздела сварки необходимо, прежде всего, уяснить физическую сущность процессов сварки, которая заключается в образовании прочных атомно-молекулярных связей между поверхностными слоями соединяемых заготовок. Для получения сварного соединения требуется очистить свариваемые поверхности от загрязнений и оксидов, сблизить соединяемые поверхности и сообщить им некоторую энергию (энергию активации). Эта энергия может сообщаться в виде теплоты (термическая активация) и в виде упругопластической деформаций (механическая активация). В зависимости от метода активации все способы сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

Следует ознакомиться с возможным источником теплоты при сварке и с критериями свариваемости материалов, а также обратить внимание на технологичность сварных соединений.

^ Термический класс сварки - соединение плавлением с использованием тепловой энергии (дуговой, электрошлаковой, плазменной, электронно-лучевой, лазерной, газовой).

При дуговой сварке источником тепла для плавления металла служит электрическая дуга, возникающая между заготовкой и электродом. Изучая электродуговую сварку, слушатель должен ознакомиться с сущностью дугового процесса, изучить технологию, оборудование, области применения ручной дуговой сварки, а также другие способы дуговой сварки: автоматическую под слоем флюса и сварку в среде защитных газов. Особо должен быть рассмотрен вопрос об электрошлаковой сварке. Следует уяснить, что электрическая дуга горит здесь лишь в самом начале процесса, чтобы подготовить шлаковую ванну, а дальнейшее плавление присадочного и основного металла достигается за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через шлаковую ванну.

Сварка электронным лучом в вакууме, плазменной струей, лучом лазера относится к специальным способам электрической сварки. Рассмотрите технологию этих видов сварки, особенности сварных соединений, область применения.

Особенностью газовой сварки является применение в качестве источника тепла газового пламени. Рекомендуется изучить процесс горения и структуру сварочного пламени, конструкцию газовой горелки, оборудование и технологию сварки.

Далее необходимо рассмотреть резку металлов. Существует три основных вида резки: разделительная, поверхностная и резка кислородным копьем. В зависимости от способа нагрева металла до расплавления различают кислородную, кислородно-флюсовую, плазменную, воздушно-дуговую резку металлов.

Вопросы для самопроверки

  1. Изложите сущность процесса дуговой электросварки.

  2. Особенности и характеристика сварки плавящимся и неплавящимся электродами.

  3. Для чего металлические электроды покрывают обмазками и какими?

  4. Ручная дуговая сварка.

  5. Начертите схему автоматической дуговой сварки под слоем флюса.

  6. Изложите сущность процессов дуговой сварки в защитной среде.

  7. Начертите схему электрошлаковой сварки.

  8. Перечислите и охарактеризуйте специальные способы сварки плавлением .

  9. Изложите технологию газовой сварки.

  10. Расскажите об области применения газовой сварки.

  11. Какие способы резки металлов Вы знаете?


Термомеханический класс сварки - сварка, осуществляемая с использованием тепловой энергии и давления (электроконтактная и диффузионная).

Электроконтактная сварка относился к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения и осадкой разогретых заготовок. Это высокопроизводительный вид сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении. Необходимо ознакомиться с электрической контактной сваркой и ее разновидностями: стыковой, точечной, шовной, рельефной. Необходимо подробно изучить технологию, режимы и оборудование электроконтактной сварки.

При диффузионной сварке соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов поверхностных слоев контактирующих материалов. Этот способ сварки позволяет получать качественные соединения металлов и сплавов в однородном и разнородных сочетаниях. Разберитесь в особенностях технологии и областях применения диффузионной сварки.

Вопросы для самопроверки

  1. Начертите и объясните схемы точечной, роликовой, шовной и рельефной электроконтактной сварки.

  2. Приведите примеры применения контактной сварки в машиностроении.

  3. Расскажите, в каких отраслях народного хозяйства применяется диффузионная сварка.


^ Механический класс сварки - сварка, осуществляемая с использованием механической энергии и давления без предварительного подогрева соединяемых заготовок (холодная сварка, сварка ультразвуком, сварка взрывом, сварка трением). Необходимо ознакомиться с технологией, преимуществами и областью применения этих видов сварки.

^ Вопросы для самопроверки

1. Начертите и поясните схемы видов сварки механического класса.
Наплавка - способ восстановления изношенных и упрочнения исходных деталей. В настоящее время разработаны и широко используются различные способы наплавок и нанесения покрытий. Наплавочные работы применяют для создания на деталях поверхностных слоев с требуемыми свойствами. Следует изучить технологию различных способов наплавки, материалы и оборудование, применяемые при наплавочных работах.
^ Вопросы для самопроверки

1. Укажите приемы и способы наплавки.

2. Расскажите об областях применения наплавки.

Пайка - технологический процесс соединения металлических заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного металла - припоя.

Припой имеет температуру плавления более низкую, чем температура плавления соединяемых металлов. Следует разобраться в физической сущности процессов пайки, знать способы пайки и типы паяных соединений. Важно уяснить, в каких случаях следует применять мягкий припой, а в каких - твердый. Необходимо изучить области применения пайки металлов и сплавов.
Вопросы для самопроверки

1. Физическая сущность процесса пайки.

2. Какое назначение имеет флюс при пайке?

3. Какое оборудование применяется при пайке?
Качество сварных и паяных соединений оценивают с помощью разрушающих методов контроля. Необходимо изучить внешние и внутренние дефекты соединений и методы их контроля.

Нарушение технологических режимов сварки приводит в ряде случаев к возникновению в сварных соединениях напряжений и деформаций. Необходимо ознакомиться с мерами борьбы с напряжениями, возникающими при сварке, и способами исправления деформированных элементов и конструкций.
Вопросы для самопроверки

  1. Перечислите дефекты сварных и паяных соединений.

  2. Перечислите разрушающие и неразрушающие методы контроля сварных и паяных соединений.

  3. Назовите причины возникновения остаточных напряжений в сварных конструкциях.

  4. Как можно уменьшить или полностью устранить деформацию конструкций при сварке?



1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Похожие:

Материаловедение и технология материалов iconМатериаловедение и технология материалов
Материаловедение и технология материалов: Задание и методические рекомендации по выполнению контрольной работы / Под ред. В. С. Артамонова....
Материаловедение и технология материалов iconМетодическое пособие содержит задания к выполнению контрольной работы...
Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, заочной формы обучения, по дисциплине «Материаловедение. Технология...
Материаловедение и технология материалов iconМетодическое пособие содержит задания к выполнению контрольной работы...
Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, заочной формы обучения, по дисциплине «Материаловедение. Технология...
Материаловедение и технология материалов iconМетодические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине...
Выполнение контрольной работы по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» имеет целью закрепление и...
Материаловедение и технология материалов iconРабочая программа дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов»
Рабочая программа дисциплины «Материаловедение и технология конс-трукционных материалов». Екатеринбург, фгаоу впо «Российский государственный...
Материаловедение и технология материалов iconРабочая программа “материаловедение”
Значение и задачи курса материаловедение. Роль материалов в современной технике. Приоритет русских ученых П. П. Аносова и Д. К. Чернова...
Материаловедение и технология материалов iconВведение Дисциплина «Материаловедение и технология материалов»
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, как физика, химия, математика, инженерная графика...
Материаловедение и технология материалов iconВведение Дисциплина «Материаловедение и технология материалов»
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, как физика, химия, математика, инженерная графика...
Материаловедение и технология материалов iconРабочая программа учебной дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов»
«Теплогазоснабжение и вентиляция», а так же в соответствии с утвержденным ректором двгту (двпи им. Куйбышева) учебным планом специальности...
Материаловедение и технология материалов iconМетодические рекомендации по изучению разделов, тем программы Задания...
«Материаловедение и технология материалов». «Техническая механика» является комплексным предметом и включает в себя основные положения...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница