- •1. Строение конструкционных материалов
- •2. Типы кристаллических решеток
- •3. Анизотропия кристаллов и его влияние на свойства материалов.
- •4. Дефекты кристаллических решеток.
- •5. Влияние дефектов кристаллических решеток на свойства материалов.
- •6. Виды кристаллических решеток сплава.
- •9. Технологические свойства
- •10. 11. 12. 13. Литейные сплавы и их применение.
- •16. Литейные свойства сплавов.
- •17. Способы изготовления отливок.
- •18. Литье в песчаные формы.
- •20. Ручная и механическая формовка песчаных смесей
- •21. Заливка литейных форм.
- •23. Литье в оболочковые формы.
- •24. Литье в кокиль.
- •25. Литье под давлением.
- •26. Центробежное литье
- •27. Общие принципы конструирования литых деталей.
- •28. Сущность процесса обработки материалов давлением
- •29. Виды обработки давлением и типы применяемого оборудования.
- •30. Прокатка
- •31. Волочение
- •32. Прессование
- •33. Ковка
- •34. Штамповка
- •35. Оборудование для обработки давлением
- •36. Физико-механические основы обработки давлением.
- •38.39 Холодная штамповка.
- •40. Выдавливание
- •41. Высадка.
- •42. Объемная холодная формовка
- •43. Листовая штамповка.
- •44. Разделительные операции.
- •45. Формоизменяющие операции.
- •8.3.4.2.1. Гибка
- •8.3.4.2.2. Вытяжка.
- •8.3.4.2.3. Отбортовка
- •8.3.4.2.4.Обжим .
- •8.3.4.2.5. Раздача.
- •46. Горячая объемная штамповка.
- •47. Разработка чертежа поковки.
- •48.49.50. Горячая объемная штамповка.
- •51. Понятие о сварке, физико-химические процессы при сварке.
- •52. Сварка давлением.
- •53. Контактная электрическая сварка.
- •54. Конденсаторная сварка.
- •55. Сварка трением.
- •56. Холодная сварка
- •57. Сварка плавлением.
- •58. Электрическая дуговая сварка
- •59. Ручная дуговая сварка.
- •60. Автоматическая дуговая сварка под флюсом
- •61. Сварка в среде защитных газов.
- •62. Электронно-лучевая сварка.
- •63. Лазерная сварка.
- •64. Электрошлаковая сварка.
- •65. Свариваемость металла
- •66. Дефекты сварных соединений.
- •69. Методы формообразования поверхностей.
- •70. Виды движений при механообработке.
- •71. Понятие о режимах резания (V,s,t).
- •72. Геометрические параметры срезаемого слоя при механообработке (на примере обтачивания)
- •74. Геометрические параметры резца.
- •75. Инструментальные материалы.
- •78. Источники образования тепла и уравнение теплового баланса при резании.
- •80. Схемы обработки поверхностей при токарной обработке.
- •81. Станки токарной группы.
- •82. Сверлильные станки.
- •83. Режущий инструмент и схемы обработки на сверлильных станках.
- •84 Схемы обработки на станках сверлильной группы.
- •86. Обработка на фрезерных станках.
- •87. Обработка на шлифовальных станках.
- •88. Методы зубонарезания.
- •89. Отделочные виды обработки.
- •18.2. Полирование.
- •18.3. Абразивно-жидкостная отделка.
- •18.4. Притирка.
- •18,5. Хонингование.
- •18.6. Суперфиниш
- •4.2.Маркировка сталей.
9. Технологические свойства
Технологические свойства металлов и сплавов характеризуют их способность поддаваться различным методам горячей и холодной обработки. К основным из них относят литейные свойства, ковкость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом.
Литейные свойства характеризуют способность металла или сплава заполнять литейную форму, обеспечивать получение отливки заданных размеров и конфигурации без пор и трещин во всех ее частях.
Ковкость — это способность металла или сплава деформироваться с минимальным сопротивлением под влиянием внешней приложенной нагрузки и принимать заданную форму. Ковкость зависит от многих внешних факторов, в частности, от температуры нагрева и схемы напряженного состояния.
Свариваемостью называют способность материала образовывать неразъемные соединения с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции. По степени свариваемости материалы подразделяют на хорошо и ограниченно свариваемые. Свариваемость зависит как от материала свариваемых заготовок, так и от выбранного технологического процесса сварки.
Обрабатываемостью называют свойство металла поддаваться обработке резанием. Критериями обрабатываемости являются режимы резания и качество обработанной поверхности.
Технологические свойства часто определяют выбор материала для конструкции. Разрабатываемые материалы могут быть внедрены в производство только в том случае, если их технологические свойства удовлетворяют необходимым требованиям. Показатели технологических свойств определяют специальными испытаниями на ковкость, обрабатываемость, свариваемость, а также литейными пробами.
Работоспособность конструкции определяется эксплуатационными или служебными характеристиками материалов, применяемых для их изготовления. В зависимости от условий эксплуатации и рабочей среды к машиностроительным материалам помимо прочностных характеристик можно предъявлять требования жаропрочности, т. е. сохранения высоких механических характеристик при высоких температурах; коррозионной стойкости при работе в различных агрессивных средах; повышенной износостойкости, необходимой, если детали в процессе работы подвергаются истиранию, и т. п. Износостойкость — способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.
К физико-химическим свойствам материалов относятся температура плавления, плотность, электро- и теплопроводность, коэффициенты линейного и объемного расширения, способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами, а также антикоррозионные свойства. Перечисленные свойства во многом определяются химическим составом компонентов сплава и их структурой.
10. 11. 12. 13. Литейные сплавы и их применение.
Литейные сплавы получают сплавлением двух или нескольких металлов и неметаллов. Такие сплавы должны обладать хорошей электро- и теплопроводностью, повышенной пластичностью и др. Практическое значение литейных сплавов определяет то, что они по некоторым свойствам (прочности, твердости, способности воспроизводить очертания литейных форм, обрабатываемости режущим инструментом и др.) превосходят чистые металлы. Важное место в литейном производстве занимают сплавы с особыми физическими свойствами (например, электропроводностью, магнитной проницаемостью и др.).
Сплавы в зависимости от химического состава отличаются друг от друга температурой плавления, химической активностью, вязкостью в расплавленном состоянии, прочностью, пластичностью и другими свойствами. Для производства фасонных отливок применяют серые, высокопрочные, ковкие и другие чугуны, углеродистые и легированные стали, сплавы алюминия, магния, меди, титана и др.
Серый чугун (состав в %: 2,8—3,5 С; 1,8—2,5 Si; 0,5— 0,8Мп; до 0,6 Р и до 0,12 S) имеет достаточно высокую прочность, высокую циклическую вязкость, легко обрабатываем и дешев. Недостатком серого чугуна является низкая ударная вязкость и хрупкость. Прочность серых чугунов обусловлена пластинчатой формой графитовых включений и прочностью металлической основы. Из серого чугуна изготовляют станины станков, корпуса и крышки редукторов, шкивы и другие отливки.
Высокие механические свойства этих чугунов получают обработкой расплавленного чугуна магнием или церием, при которой графит принимает шаровидную форму . Из высокопрочного чугуна получают ответственые тяжелонагруженные детали: коленчатые валы, барабаны шахтных вагонеток, шатуны и др.
Ковкий чугун (состав в %: 2,4—2,8 С; 0,8—1,4 Si; менее 1 Мп; не менее 0,2 Р; не менее 0,1 S) по прочности превосходит серые чугуны и имеет высокую пластичность. Получают ковкий чугун при отжиге отливок из белого чугуна (в белом чугуне углерод почти полностью находится в связанном состоянии в виде Fe3C) в течение 30—60 ч при температуре 900—1050 °С. При отжиге образуется графит в виде хлопьев (рис. 6, е). В зависимости от условий отжига ковкий чугун может быть ферритным (К.Ч 37-12), ферритно-перлитным (КЧ 45-6) и перлитным (КЧ 63-2). Ковкий чугун используют для производства корпусов пневматического инструмента, ступиц, кронштейнов, звеньев цепей и других деталей.
Углеродистые стали (состав в %: 0,12—0,6 С; 0,2—0,5 Si; 0,5—0,8 Мп; до 0,05 Р и до 0,05 S) имеют более высокие механические свойства, чем серый и ковкий чугуны. Углеродистые стали применяют для изготовления различных цилиндров, станин прокатных станов, зубчатых колес и других изделий.
Легированные стали отличаются от углеродистых составом легирующих, т. е. дополнительно добавленных элементов (хром, никель, молибден, титан и др.) или повышенным содержанием марганца и кремния. Легирующие элементы придают стали высокую коррозионную стойкость, жаропрочность и другие специальные свойства. Из легированных сталей получают турбинные лопатки, коллекторы выхлопных систем, различную арматуру и прочие подобные детали.
Алюминиевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью и пластичностью, их легко обрабатывать. Наиболее распространены сплавы алюминия с кремнием (силумины), которые обладают повышенной коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и другими свойствами. Алюминиевые сплавы применяют при производстве блоков цилиндров, корпусов приборов и инструментов и т. п.
Магниевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью. Недостатком магниевых сплавов является низкая коррозионная стойкость. Для повышения механических свойств практически все магниевые сплавы обрабатывают (модифицируют) гексахлорэтаном, мелом и другими веществами. Из магниевых сплавов изготовляют корпусы насосов, приборов и инструментов и другие детали.
Медные сплавы (бронзы и латуни) имеют сравнительно высокие механические и антифрикционные свойства, высокую коррозионную стойкость, хорошей обрабатываемостью. Для изготовления отливок применяют оловянные и безоловянные бронзы и латуни. Безоловянные бронзы используют как заменители оловянных бронз.
По механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянистые. Медные сплавы применяют при производстве арматуры, подшипников, гребных винтов, зубчатых колес и др.
Алюминиевые, магниевые и медные сплавы широко применяют в приборостроении.
14. 15. Приготовление литейных сплавов.
Приготовление литейных сплавов связано с процессом плавления различных материалов.
Плавление — это переход из кристаллического состояния в аморфное. При этом нарушается устойчивость кристаллических решеток, увеличиваются колебательные движения атомов, и кристаллическое тело, проходя через область неустойчивых состояний, превращается в жидкое. При плавлении твердые кристаллические тела теряют постоянство формы, объема, а также изменяются их физические свойства. Для получения заданного химического состава и определенных свойств в сплав при приготовлении вводят в жидком или в твердом состоянии специальные (легирующие) элементы, в качестве которых используют Си, Ni, Mn, Ti, Mg,Mo и др.
Для размельчения структурных составляющих и равномерного их распределения по всему объему литого металла в сплавы вводят малые добавки различных элементов (модификаторов), в качестве которых используют Na, Zn, Mg, Ti, Zr и другие элементы.
Для выплавления чугуна и стали в качестве исходных материалов (шихты) используют литейные или передельные доменные чугуны, чугунный и стальной лом, отходы собственного производства и ферросплавы. Для понижения температуры плавления образующихся шлаков используют флюсы — известняк, доломит и др.
Для выплавления цветных сплавов используют как первичные (полученные на металлургических заводах), так и вторичные (после переплавки цветного лома) металлы и сплавы, кроме того, применяют лигатуры (специально приготовленные сплавы из двух или нескольких металлов) и флюсы (обычно хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов).
Для плавления стали и чугуна широко применяют индукционные высокочастотные печи (рис.20 а), позволяющие нагревать металл до высокой температуры, регулировать состав газовой атмосферы, создавать вакуум для получения металла высокого качества с минимальными затратами. Для размещения расплава / предназначен тигель 2, выполненный из кварца или магнезита с последующим спеканием. Нагрев производится при помощи медного или алюминиевого водоохлаждаемого индуктора 3. При пропускании тока высокой частоты через индуктор в шихте, загруженной в тигель, наводятся вихревые токи, выделяется большое количество теплоты, расплавляющей шихту и нагревающей расплав до нужной температуры..
Рис.20. Схемы устройства плавильных печей:
а — индукционной высокочастотной; б — сопротивления.
Для плавления цветных сплавов широко применяют индукционные печи промышленной частоты, электрические печи сопротивления
(рис.20 б) и др. Электрическая печь сопротивления выполнена в виде сварного цилиндрического кожуха 3, облицованного (футерованного) шамотным кирпичом 4. Между кожухом и футеровкой предусмотрена теплоизоляционная набивка 5 из легковесных материалов и асбестовых листов. Б качестве нагревателей 6 используют нихромовые спирали. Сплав приготовляют в литом тигеле 2 из жаропрочного чугуна. Сверху печь закрывается крышкой .