- •С. В. Сапунов материаловедение и технология конструкционных материалов
- •080200 – Менеджмент, профиль «Производственный менеджмент
- •Санкт-Петербург
- •Предисловие
- •Раздел 1 теоретические основы материаловедения
- •1.1. Предмет материаловедения
- •1.2. Мировое производство материалов
- •1.2.1. Черные и цветные металлы
- •1.2.2. Преимущества и недостатки стали
- •1.2.3. Принципы маркировки и сортамент материалов
- •Обозначения стали 45
- •1.3. Строение металлов
- •1.3.1. Основные типы кристаллических решеток
- •1.3.2. Дефекты в кристаллах
- •1.4. Строение металлического слитка
- •1.5. Деформация и разрушение металлов
- •1.6. Возврат и рекристаллизация
- •1.6.1. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением
- •1.7. Механические свойства материалов
- •1.7.1. Испытание на растяжение
- •1. Характеристики прочности
- •2. Характеристики пластичности
- •1.7.2. Определение твердости
- •1. Определение твердости по Бринеллю
- •2. Определение твердости по Роквеллу
- •3 . Определение твердости по Виккерсу
- •1.7.3. Определение ударной вязкости при изгибе
- •1.8. Полиморфные превращения
- •1.9. Строение сплавов
- •1.10. Диаграмма состояния железо – цементит
- •Механические свойства основных структурных составляющих сталей и чугунов
- •1.11. Железо и сплавы на его основе
- •1.12. Легирующие элементы в стали
- •1.12.1. Структурные классы легированных сталей
- •1.12.2. Цели легирования
- •Раздел 2 управление свойствами металлов и сплавов
- •2.1. Термическая обработка
- •2.1.1. Отжиг
- •2.1.2. Закалка и отпуск
- •2.1.3. Старение сплавов
- •2.2. Термомеханическая обработка
- •Сравнительные данные по механическим свойствам
- •2.3. Деформационное упрочнение
- •2.4. Химико-термическая обработка
- •Раздел 3 промышленные материалы
- •3.1. Классификация сталей
- •3.2. Конструкционные стали и сплавы
- •3.2.1. Углеродистые стали
- •3.2.2. Легированные стали
- •3.2.3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Инструментальные стали и сплавы
- •3.4. Чугуны
- •3.5. Магний и сплавы на его основе
- •3.6. Алюминий и сплавы на его основе
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •3.7. Титан и сплавы на его основе
- •3.8. Медь и сплавы на ее основе
- •3.9. Тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.10. Антифрикционные материалы
- •3.11. Полимеры и пластмассы
- •3.12. Композиционные материалы
- •Раздел 4 технология конструкционных материалов
- •4.1. Способы получения металлов и сплавов
- •4.2. Вторичная плавка металлов и сплавов
- •4.3. Технологии литейного производства
- •4.3.1. Литейные формы
- •4.3.2. Литье в объемные песчаные и оболочковые формы
- •4.3.3. Литье в кокиль, литье под давлением, литье вакуумным всасыванием и выжиманием
- •4.3.4. Литье по выплавляемым моделям
- •4.3.5. Центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье
- •4.3.6. Электрошлаковое литье
- •4.4. Технологии обработки металлов давлением
- •4.4.1. Прокатка
- •4.4.2. Волочение и прессование
- •4.4.3. Ковка
- •4.4.4. Горячая штамповка
- •4.4.5. Холодная штамповка
- •4.5. Технологии сварки и пайки
- •4.5.1. Термические виды сварки
- •4.5.2. Механические виды сварки
- •4.5.3. Термомеханические виды сварки
- •4.5.4. Резка металлов
- •4.5.5. Пайка металлов
- •4.6. Технологии обработки резанием
- •4.6.1. Обработка на токарных станках
- •4.6.2. Обработка на сверлильных и расточных станках
- •4.6.3. Обработка на фрезерных станках
- •4.6.4. Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •4.6.5. Обработка на шлифовальных, заточных и отделочных станках
- •4.6.6. Обработка на многооперационных станках
- •4.7. Физико-химические методы размерной обработки
- •4.7.1. Электрофизические методы
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.8. Технологии обработки пластмасс
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Приложение б Кратные и дольные приставки к физическим единицам
- •Содержание
- •Раздел 1 4
- •Раздел 2 36
- •Раздел 3 46
- •Раздел 4 70
4.6.5. Обработка на шлифовальных, заточных и отделочных станках
В качестве режущего инструмента при шлифовании используются абразивные круги. Шлифовальный круг состоит из большого количества острых и твердых абразивных зерен, связанных между собой специальной массой – связкой. Шлифовальный круг можно рассматривать как фрезу с большим числом мелких зубьев – см. рис. 4.15, е. Особенностями шлифовального круга по сравнению с др. режущими инструментами являются очень высокая твердость зубьев (зерен) и способность кругов к самозатачиванию, которое происходит благодаря тому, что затупившиеся зерна на поверхности круга выкрашиваются, а в работу вступают новые острые зерна. Благодаря высокой твердости абразивных зерен шлифованием можно обрабатывать материалы любой твердости, включая закаленные стали, твердые сплавы и хрупкие неметаллические материалы, такие, как стекло, камень, керамику.
Шлифование применяют для окончательной обработки высокоточных деталей; обработки деталей, к которым предъявляются высокие требования в отношении качества поверхности; обработки деталей после закалки; черновых операций при работе по твердой корке. На шлифовальных станках могут быть обработаны все виды наружных и внутренних поверхностей – цилиндрические, конические, торцевые, фасонные, зубчатые и винтовые.
Круглошлифовальный станок (рис. 4.20, а) состоит из станины 9, передней 5 и задней 8 бабок, шлифовальной бабки 7. На верхних направляющих станины установлен подвижный стол 2. На верхней части стола установлен поворотный суппорт, на котором размещены передняя бабка с коробкой скоростей 4 и задняя бабка 8. На задней части станины размещена шлифовальная бабка с шлифовальным кругом 6. Стол станка перемещается в продольном направлении штоком 1 гидроцилиндра 10.
Внутришлифовальный станок имеет аналогичную компоновку элементов, однако у него нет задней бабки, а шлифовальная бабка выполнена консольной. Поскольку круги для внутришлифовальных работ имеют малый диаметр, то механизм главного движения должен обеспечивать высокие обороты шлифовального круга (до 10 000 об/мин). По сравнению с круглошлифовальными станками внутришлифовальные станки имеют значительно более низкую производительность, т.к. консольное расположение шлифовальной бабки и консольное закрепление шлифовального круга не обеспечивают высокой жесткости конструкции. Кроме того, для этих станков требуется частая правка круга.
Плоскошлифовальный станок показан на рис. 4.20, б. На поперечных направляющих станины 9 размещена вертикальная колонна 12. По вертикальным направляющим 11 колонны перемещается шлифовальная бабка 7 с шлифовальным кругом 6. Круг частично закрыт защитным кожухом. По горизонтальным направляющим станины перемещается стол 2. Продольное возвратно-поступательные движение стола осуществляются штоком 1 гидроцилиндра 10. На направляющих стола могут непосредственно устанавливаться заготовка или машинные тиски, магнитная плита и др. приспособления для закрепления детали.
Р ис. 4.20. Схемы станков шлифовальной группы:
а – круглошлифовальный; б – плоскошлифовальный; в – бесцентрово-шлифовальный; 1 – шток; 2, 17 – стол; 3 – верхняя поворотная часть стола; 4 – коробка скоростей; 5, 8 – передняя и задняя бабки; 6 – абразивный круг; 7 – шлифовальная бабка; 9 – станина; 10 – гидроцилиндр; 11 – направляющие; 12 – колонна; 13 – механизмы правки; 14 – ведущий круг; 15 – бабка ведущего круга; 16 – поворотный суппорт; 18 – нож; – направление движений резания
Бесцентрово-шлифовальный станок показан на рис. 4.20, в. На станине 9 размещена шлифовальная бабка 7 с шлифующим абразивным кругом 6. На верхних направляющих станины установлен стол 17 с вертикальной колонной 12. На колонне размещены поворотный суппорт 16 и бабка 15 ведущего абразивного круга 14. Каждый из кругов периодически правят с помощью механизмов правки 13. Заготовку устанавливают на нож 18 между шлифующим и ведущим кругами. Круги выбираются таким образом, чтобы трение между заготовкой и ведущим кругом было больше трения между заготовкой и шлифующим кругом. Если необходимо продольное перемещение заготовки, то ведущий круг поворачивают на угол 1–7о относительно оси заготовки.
Отделочные станки предназначены для окончательной обработки деталей в целях достижения высокой точности размеров или малой шероховатости поверхности, а чаще всего для того и другого одновременно. В зависимости от принципа работы отделочные станки подразделяют на полировальные, притирочные, хонинговальные (см. рис. 4.15, ж) и суперфинишные (см. рис. 4.15, з). Для улучшения и повышения производительности процессов хонингования и суперфиниширования применяют наложение электрического тока или ультразвука. Ультразвуковое суперфиниширование абразивными и алмазными брусками получило широкое распространение в производстве подшипников качения.
Заточные станки представляют особую группу шлифовальных станков, которые служат не для обработки деталей, а для заточки различных видов режущих инструментов. Заточные станки выпускают в виде простейших точил, универсально-заточных станков и специализированных заточных станков.