Lab

Приложение А

Индивидуальные задания

1.Подобрать инструмент для обработки чугунной отливки (черновое точение), определить материал припоя, способ пайки пластины к инструменту при крупносерийном производстве.

2.Подобрать инструмент для обработки чугунной детали (чистовое точение), определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при серийном производстве инструмента.

3.Подобрать инструмент для обработки детали из нержавеющей стали (черновое точение), определить материал припоя, способ пайки пластины к инструменту при единичном производстве данного инструмента.

4.Подобрать инструмент для обработки детали из неметаллического материала (чистовое фрезерование), определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при единичном производстве данного инструмента.

5.Подобрать инструмент для обработки детали из закаленной стали (чистовое точение), определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при массовом производстве данного инструмента.

6.Подобрать инструмент для чистовой обработки детали из бронзы, определить материал припоя и способ пайки пластины при массовом производстве.

7.Подобрать инструмент для обработки детали из титанового сплава (черновое точение), определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при единичном производстве.

8.Подобрать материал зенкера для зенкерования детали из стали 40Х, определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при единичном производстве.

9.Подобрать инструмент для черновой обработки детали из жаропрочной стали, определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при массовом производстве.

10.Подобрать инструмент для бурения горных пород, определить материал припоя и способ пайки пластины к инструменту при единичном производстве.

11.Подобрать материал волоки для волочения стали. Описать физикомеханические свойства выбранного материала.

12.Подобрать материал для штампового инструмента, работающего при больших ударных нагрузках. Выбор обосновать, описать физико-механи- ческие свойства выбранного материала.

13.Подобрать инструмент для механической обработки поковок из стали 40Х, определить материал припоя и способ крепления пластины к инструменту при единичном производстве инструмента.

155

14.Подобрать материал для штампа, работающего при средних нагрузках. Привести физико-механические свойства сплава.

15.Какие наплавочные сплавы применяются для повышения абразивной износостойкости, их состав, методы нанесения?

16.Что такое релит и где он применяется?

156

Приложение Б (справочное)

Таблица Б.1 - Основные марки твёрдых сплавов, их химический состав, свойства и применение

	Группа	Марка	Массовая доля, %				Физико-механические
	твёрдых	твёрдого					свойства			Условия применения
	сплавов	сплава
			WC	TiC	TaC	Co	σu,	плотность,	твёр-
							МПа	γ, г/см3	дость
									HRA
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
		ВКЗ	97	-	-	3	1373	15-15,3	89	Точение, чистовая обточка, фрезерование
	Вольфра-									твердых чугунов, алюминиевых сплавов
	мовая									с большим содержанием кремния, сильно
	(ВК)									абразивных пластмасс, керамики и дру-
										гих неметаллических материалов. Допус-
										каются высокие скорости резания.
		ВК5	94	-	-	6	1619	14,6-15	88,5	Черновая обработка чугунов, закаленных
										сталей, жаропрочных сплавов, цветных
										металлов, неметаллических материалов,
										где требуются повышенные прочностные
										характеристики твердого сплава.
		ВК8	92	-	-	8	1717	14,4-14,8	87,5	Черновая обработка чугуна, малоуглеро-
										дистых сталей, сталей низкой прочности,
										цветных металлов, использование для
										волочения и калибровки.
		ВК10	90	-	-	10	1913	14,2-14,6	87	Волочение сталей, для изготовления бы-
										строизнашивающихся деталей.

157

Продолжение таблицы Б.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Вольфра-	ВК15	85	-	-	15	1962	13,9-14,1	86	Быстроизнашивающиеся детали и инс-
мовая									трументы, требующие особо высокой
(ВК)									вязкости: бурение крепких горных пород,
									волочение и калибровка стали, штампо-
									вый инструмент.
	ВК25	75	-	-	25	2452	12,9-13,2	83	Штамповый инструмент, работающий
									при больших ударных нагрузках, быст-
									роизнашивающиеся детали
Титано-	Т15К6	79	15	-	6	1180	11,1-11,6	90	Получерновое точение, получистовое и
вольфра-									чистовое фрезерование, рассверливание,
мовая									зенкерование, развертывание и др. по-
(ТК)									добные виды обработки углеродистых и
									легированных сталей. Повышенные ско-
									рости резания.
	Т5К10	85	6	-	9	1470	12,4-13,1	88,5	Черновое точение, фрезерование. строга-
									ние и другие виды обработки углероди-
									стых и легированных сталей.
									Скорость резания средняя или низкая.
	Т30К4	66	30	-	4	980	9,5-9,8	92	Чистовое безударное точение, сверление
									закалённых углеродистых сталей. Высо-
									кие скорости резания.

158

Продолжение таблицы Б.1

1	2	3		4	5		6	7	8	9		10
Титано-	ТТ17К12	81		4	3		12	1650	13,0-13,3	87	Тяжёлое черновое точение стальных по-
тантало-											ковок, штамповок, отливок. Все виды
вольфра-											строгания и тяжёлого чернового фрезе-
мовая											рования	углеродистых и легированных
(ТТК)											сталей. Скорости резания низкие.
Титано-	ТТ10К8-Б	82		3	7		8	1450	13,5-13,8	89	Черновая и получистовая обработка не-
тантало-											которых	марок труднообрабатываемых
вольфра-											материалов, нержавеющих сталей, жаро-
мовая											прочных сталей и сплавов, в том числе
(ТТК)											титановых. Скорость резания средняя.
Безволь-	КНТ-16		74 % Ti (C, N),					1100	5,8	89	Получистовое и чистовое точение фрезе-
фрамовая		19,5 % Ni, 6,5 % Mo									рование	углеродистых и легированных
(КНТ, ТН)											сталей, цветных металлов и сплавов.
	ТН-20	79 % TiC, 15 % Ni,						1000	5,4-5,8	89,5
				6 % Mo							Изготовление деталей, клапанов.

159

Приложение В (справочное)

Марки сталей для корпусов некоторых видов паяного твёрдосплавного инструмента

Вид инструмента	Марки стали
Резцы, ножи к сборным фрезам и др.	35ХГСА, 45, 40Х
Отрезные резцы	35ХГСА, 9ХС, 40Х
Концевой инструмент: сверла, зенкеры,	35ХГСА, 9ХС, ХВГ
развертки
Фрезы	35ХГСА, 9ХФ
Дисковые пилы для обработки	50ХФА, 9ХФ
древесных материалов

160

Приложение Г (справочное)

Применяемые припои в зависимости от вида инструмента и условий его работы

			Применяемые припои при пайке
Характеристика ра-
						при печ-
боты инструмента		индукционным		электроконтактным	погружением	ном спо-
						собе с
		способом		способом		газовой
						средой
Тяжелонагруженный
инструмент для ско-		ЛМцЖ57-1,5-0,75			-	медь
ростных	режимов
резания (резцы, фре-
зы)
Инструмент для		ЛМцЖ57-1,5-			Латунь Л62,
обычной работы				Латунь Л62, Л68		медь
(резцы, свёрла, зен-		0,75			Л68
керы, фрезы)
Инструмент, рабо-
таю-щий в лёгких		Латунь Л62,			Латунь Л62,
условиях (развёртки,				Латунь Л62, Л68		медь
резьбовые резцы)		Л68			Л68
для чистовой обра-
ботки
Буровой инструмент		Латунь Л62		Латунь Л62	Латунь Л62	медь

161

Приложение Д (справочное)

Характеристика способов пайки твердосплавных пластин к корпусу инструмента

	Способ	Характеристика способа
		преимущества	недостатки
	В пламени газовой го-	Не требует специального обо-	Малопроизводителен, при-
		рудования, применим в усло-	водит к окислению поверх-
	релки	виях мелкосерийного произ-	ности, требует специальных
		водства.	навыков.
			Вреден для обслуживающего
	Погружением в соля-	Не требует применения флю-	персонала, мал коэффициент
		сов, удобен при пайке много-	использования расходуемой
	ную ванну
		лезвийного инструмента.	энергии, происходит нагрев
			всего инструмента.
	На машинах для кон-	Незначительный расход энер-	Пригоден для пайки инстру-
	тактной сварки	гии, удобство наблюдения за	мента с постоянном сечени-
		процессом, производителен.	ем, т.е. менее универсален.
		Производителен, удобен для
	С индукционным на-	инструментов различной фор-	Необходимость специально-
		мы и размеров, удобен для на-
	гревом	блюдения за процессом и не	го оборудования и оснастки.
	на установках ТВЧ	связан с вредным влиянием
		температуры.
		Не происходит окисления	Невозможность прижатия
	В печах с восстано-	спаиваемых поверхностей и	пластин после расплавления
		припоя, обеспечивает повы-	припоя, что усложняет про-
	вительной
		шенную прочность спая, воз-	цесс подготовки инструмен-
	газовой средой
		можна одновременная пайка	та пайке, происходит нагрев
		партии инструмента.	всего инструмента.

162

14 Лабораторная работа № 14

Медь и её сплавы

14.1 Цель работы

14.1.1 Ознакомиться со свойствами, составом, классификацией, маркировкой и областями применения меди и ее сплавов.

14.1.2 Ознакомиться с диаграммой состояния Cu-Zn. 14.1.3 Изучить микроструктуру сплавов меди.

14.2 Общие сведения

Все металлы, за исключением железа и его сплавов, называются цветными. В промышленности чаще всего используются: медь, алюминий, магний, титан, олово, свинец, никель, кобальт, вольфрам и др. Все они дороги и дефицитны, по возможности их заменяют сталями и чугунами, однако в ряде случаев они незаменимы.

Рассмотрим один из важнейших цветных металлов - медь, сплавы меди, их свойства и применение.

14.3 Медь

14.3.1 Свойства меди

Чистая медь - металл красноватого цвета. Температура плавления 1083 °С, плотность γ = 8960 кг/м3, имеет кристаллическую ГЦК решетку с периодом а = 0,316 Н·м.

Медь имеет ряд ценных свойств: высокую электрическую проводимость (удельное электросопротивление меди при 20 °С равно 1,72·106 Ом·см); высокую теплопроводность (386,7 Вт/(м·град.); высокую пластичность (δ = 40-50 %); высокую сопротивляемость коррозии.

Медь легко обрабатывается давлением, но плохо резанием, в частности, шлифованием, имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки. Медь плохо сваривается, легко подвергается пайке. В зависимости от чистоты, различают следующие марки меди: М00(99,99 % Cu); МО (99, 95 % Cu); М1(99,9 % Cu); М2(99,7 % Cu); М3(99,5 % Cu); М4(99,0 % Cu).

Вредными примесями являются Bi, O, S, РЬ и др. Примеси и наклёп резко снижают электропроводность меди.

Примеси в меди свинца и висмута образуют легкоплавкие эвтектики, затрудняют горячую обработку, вызывают красноломкость. Содержание в сплаве Pb и Bi должно быть меньше 0,2 % (температура плавления эвтектики

270 °С).

163

Сера и кислород с медью также образуют химические соединения в виде: Cu2O, Cu2S (температура плавления эвтектики Cu2O - 1065 °С, Cu2S - 1067 °С). Содержание O и S в соединениях менее 1 % не вызывает красноломкости.

Нагрев меди в среде, содержащей кислород и водород, приводит к разрывам и трещинам ("водородная болезнь"): Cu2O + H2 → Cu + H2O.

Вредные примеси снижают механические свойства меди, но в большей степени они зависят от ее состояния. В отожженном виде медь весьма пластична: δ = 50 %, ψ = 75 %, σВ = 220 МПа. В деформированном состоянии пластичность меди понижается, твердость и прочность повышаются: δ = 1 - 3 %, φ = 35 %, 120 НВ, σВ = 450 МПа.

Микроструктура меди показана на рисунке 14.1.

Однородные полиэдрические зерна, включения двойников

Рисунок 14.1 – Микроструктура деформированной и отожженной меди

14.3.2 Сплавы на основе меди

В технике наряду с чистой медью широко применяются ее сплавы. Используются две основные группы сплавов на основе меди:

1) латуни - двойные или многокомпонентные медные сплавы, в которых цинк является основным легирующим компонентом;

2) бронзы - сплавы меди с алюминием, оловом, свинцом, кремнием, цинком и другими элементами, в которых цинк не является основным легирующим элементом.

Бронзы по сравнению с латунями, обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

14.3.3 Латуни

Диаграмма состояния Cu-Zn в зависимости от температуры приведена на рисунке 14.2.

164