- •Введение.
- •1. Цели и задачи предмета «Материаловедение и ткм».
- •2. Связь предмета «Материаловедение и ткм» с другими предметами.
- •3. Роль отечественных и зарубежных учёных в развитии материаловедения как науки.
- •Основные задачи курса:
- •Раздел 1. Основы металловедения.
- •Тема 1. Строение и свойства металлов.
- •Тема 2. Механические свойства металлов
- •Тема 3. Основы теории сплавов
- •1. Понятие о сплаве, компоненте, фазе, системе.
- •2. Структурные составляющие при кристаллизации сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси.
- •3.Диаграммы состояния двойных сплавов. Критические точки и линии.
- •Тема 4 . Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния «железо-цементит».
- •1.Диаграмма состояния системы «железо-цементит» в упрощенном виде.
- •2.Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.
- •Темы 5. Производство чугуна и стали.
- •Тема. Производство алюминия и меди, титана и магния. (самостоятельное изучение)
- •Тема 6. Чугуны и углеродистые стали, их свойства, маркировка и область применения.
- •Тема 7. Легирование сталей и чугунов
- •1. Общие сведения о легированных сталях. Легирование сталей, их классификация и маркировка.
- •2. Область применения легированных сталей.
- •3. Легирование чугунов, их маркировка и область применения.
- •2. Конструкционные легированные стали (гост 4543–71).
- •Тема 8. Сплавы цветных металлов, их маркировка и область применения.
- •2. Алюминий и его сплавы.
- •3. Магниевые и титановые сплавы.
- •Тема 9. Коррозия металлов, её виды. Металлокерамические твёрдые сплавы.
- •(Самостоятельное изучение)
- •1. Превращения при нагревании стали.
- •2. Диаграмма изотермического превращения аустенита.
- •3. Структуры, получаемые при различных скоростях охлаждения.
- •Тема 10. Термическая и химико-термическая обработка.
- •1. Отжиг и нормализация стали.
- •2. Термообработка. Закалка. Виды закалки. Отпуск, его виды.
- •Тема 11. Литейное производство. Литьё в разовые формы.
- •1. Сущность и назначение литейного производства. Модельный комплект, его назначение и состав.
- •2. Требования к стержневым и формовочным смесям, их состав.
- •3. Основные сведения об изготовлении литейной формы.
- •Тема 12. Специальные методы литья.
- •Тема 13. Обработка металлов давлением, её виды. Прокатка.
- •Тема 14. Прессование и волочение.
- •Тема 15. Сварка и резка металлов. Электродуговая сварка, применяемое оборудование.
- •Тема 16. Специальные способы сварки.
- •1. Электроконтактная сварка, ее виды и области применения.
- •2. Общие сведения об автоматической сварке под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковой сварке.
- •3. Сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая, плазменная, лазерная сварка, сварка электронным лучем.
- •Тема 17. Газовая сварка и резка металлов.
- •1. Сущность газовой сварки, применяемые материалы.
- •2. Оборудование и принадлежности для газовой сварки и резки.
- •3. Технология газовой сварки и резки.
- •3. Оборудование и аппаратура для газовой сварки и резки
- •Тема . Методы контроля сварных соединений. ( на самостоятельное изучение).
- •Тема 18. Пайка металлов и сплавов.
- •Тема. Основы слесарной обработки. (самостоятельное изучение)
- •1. Рабочее место слесаря.
- •2. Разметка.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •Тема 19. Обработка резанием. Основы теории резания.
- •Тема 20. Сверлильные и расточные станки.
- •Тема 21. Строгальные, долбёжные и шлифовальные станки.
- •Тема 22. Электрические методы обработки изделий.
- •2. Понятие об анодно-механическом и электроконтактном способах обработки.
- •3. Ультразвуковая обработка материалов.
- •4. Лазерная и электронно - лучевая обработка.
- •Тема 23. Древесные материалы и пластические массы.
- •4. Способы получения изделий из пластмасс
- •Тема. Лакокрасочные и клеевые материалы. (самостоятельное изучение)
- •Тема 24. Резиновые и прокладочные материалы
- •Тема 25. Проводниковые материалы.
- •1. Классификация и основные свойства проводниковых материалов.
- •2. Материалы высокой проводимости.
- •3. Сверхпроводники и криопроводники.
Тема 16. Специальные способы сварки.
Вопросы:
1. Электроконтактная сварка, ее виды и области применения.
2. Общие сведения об автоматической сварке под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковой сварке.
3. Сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая, плазменная, лазерная сварка, сварка электронным лучем.
1. Контактной называют сварку с применением давления, при которой нагрев проводится теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. В месте соприкосновения частей ток испытывает большое сопротивление, отчего выделяется значительное количество теплоты, нагревающего металл настолько, что он приходит в пластичное состояние или оплавляется. При этом свариваемые части заготовок сильно прижимают одну к другой.
Контактная машина состоит из трёх частей: источника переменного тока, прерывателя тока и механизма давления. Первичную обмотку трансформатора подключают к сети напряжением 220...380 В. Вторичное напряжение 1...12 В. Сила вторичного тока составляет 100...100 000 А.
При стыковой контактной сварке (рис. 46, а) соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов (трубы, рельсы, цепи, сверла, рабочая часть которых изготовляется из быстрорежущей стали, а хвостовик — из углеродистой и др.).
При точечной контактной сварке (рис. 46, б) соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия (кабины, кузова и емкости для зерна, деталей обшивки). Электроды изготовляются полыми из сплавов меди с хромом, алюминием. Во время сварки они охлаждаются водой.
Рис. 46. Контактная сварка:
а – стыковая; б – точечная; в – шовная; 1 и 2 – свариваемые детали; 3 – медные электроды; 4 – сварной шов; 5 – сварочный трансформатор
При шовной контактной сварке (рис. 46, в) элементы соединяют внахлестку вращающимися дисковыми электродами. Шов может быть сплошной или прерывистый. Шовной контактной сваркой с непрерывными швами изготовляют, например, топливные баки.
2. Дуговая сварка под флюсом (рис. 47) выполняется голой электродной проволокой, которая подается в зону горения дуги специальным механизмом. Сварочная дуга возбуждается между электродной проволокой под слоем сыпучего флюса и свариваемым металлом. За счет высокой температуры дуги флюс плавится и закрывает расплавленный металл шва и электрода коркой расплавленного шлака, замедляющего процесс охлаждения металла шва и зон, прилегающих к нему, а также предохраняет металл от соприкосновения с воздухом, что способствует улучшению качества шва.
Рис. 47. Автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса:
а – схема установки; б – схема сварки; 1 – бункер; 2 – флюсоотсасывающее устройство; 3 – подающая головка; 4 – электродная проволока; 5 – шлаковая корка; 6 – флюс; 7 – сварочный шов; 8 – ванна жидкого металла.
Дуговая сварка в защитном газе характеризуется тем, что в зону горения дуги подается защитный газ, оттесняющий воздух из области сварки и защищающий металл сварочной ванны от вредного воздействия атмосферы. В качестве защитных могут быть использованы инертные газы (аргон и гелий), активные газы (азот, водород, углекислый газ), смеси газов (аргон с углекислым газом и др.). Для питания дуги применяют постоянный и переменный ток. Преимущественное распространение получила сварка постоянным током, при котором легче зажигается дуга. Сварку выполняют плавящимися и неплавящимися электродами.
Электрошлаковая сварка – соединение металлов плавлением, при котором для нагрева используют тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Электрическая дуга возбуждается в начале процесса и горит между электродом и свариваемым металлом. Затем дугу засыпают флюсом, который плавится и образует шлаковую ванну. Дуга, закороченная шлаком, гаснет, и возникает бездуговой процесс, при котором расплавленный шлак пропускает сварочный ток. Затвердевший шлак тока не проводит.
Металл плавится как за счет тепла расплавленного шлака, так и за счет тепла, выделяемого в контакте между жидким шлаком и металлом. Сварка позволяет сваривать за один проход металл толщиной до 400 мм, имеет высокую производительность и отличается высоким качеством шва.
3. Холодная сварка – соединение металлов давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева. Этот метод применяют для сварки таких пластичных металлов, как медь, алюминий, свинец и др. На специальных машинах выполняют точечную и шовную холодную сварку. Применяют также специальные клещи для холодной сварки проводов и шин из алюминия и меди. Холодной сваркой можно соединять и разнородные металлы. Например, к алюминиевым шинам приваривают медные наконечники.
Сварка трением – соединение металлов давлением с нагревом за счет трения. Сварку выполняют на универсальных токарных станках или специальных машинах. Одну из свариваемых заготовок укрепляют неподвижно в суппорте токарного станка, а другую – в патроне. В процессе сварки к вращающейся заготовке прижимают неподвижную, и их трущиеся торцевые поверхности нагреваются до температуры сварки.
Плазменная сварка – соединение металлов плавлением, при котором для нагрева используется тепло плазменной струи, представляющей собой поток ионизированного газа, имеющего температуру 10 000...20 000 °С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ (азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси) через столб сжатой дуги. Плазменной струей можно разрезать тонкие цветные металлы и сплавы, высоколегированные стали, тугоплавкие металлы, керамику и др., особенно те, резка которых другими способами затруднена, например меди, алюминия и др.
Ультразвуковая сварка основана на использовании механических ультразвуковых колебаний, подводимых к металлу. Она бывает точечной и шовной. Данным способом сваривают металлы небольшой толщины, а также некоторые пластмассы. Электрическую энергию в сварочной машине преобразует в механическую ультразвуковую магнитострикционный преобразователь.
Электронно-лучевая сварка в вакууме характеризуется тем, что энергию, необходимую для нагрева и плавления металла, получают в результате интенсивной бомбардировки места сварки быстро движущимися в вакууме электронами. Для ускорения движения электронов к катоду и аноду подводится ток напряжением 30...100 кВ.
Электронно-лучевую сварку применяют при изготовлении деталей из тугоплавких, химически активных металлов.