Основные теоретические сведения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных и практических работ

для учащихся, осваивающих образовательную программу среднего специального (профессионально-технического) образования по специальности: 2-36 01 06 Оборудование и технология сварочного производства (по направлениям)

Гомель, 2020

 

 

 

Разработал: Ячменева Елена Леонидовна, преподаватель специальных дисциплин

 

Рассмотрены и одобрены на заседании методической (цикловой) комиссии «По сварочному направлению и предметам профкомпонента»

Протокол № _____ от ____________ 2020

 

Оглавление

Лабораторная работа 1 Измерение твердости металлов по методам Бринелля и Роквелла 4

Лабораторная работа 2 Испытание металлов на ударную вязкость. 12

Лабораторная работа 3 «Микроанализ железоуглеродистых сплавов (сталей и белых чугунов) в равновесном состоянии». 16

Практическая работа 1 Построение кривых охлаждения для заданного железоуглеродистого сплава. 21

Лабораторная работа 4 Определение микроструктуры и механических свойств углеродистой стали до и после термической обработки, ее режимов. 25

Практическая работа 2 Решение задач по выбору марок конструкционных углеродистых легированных сталей для деталей машин и методов их упрочняющей обработки. 33

Практическая работа 3 Решение задач по выбору марок материалов для инструментов и методов упрочняющей их обработки в зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий обработки резанием. 36

Лабораторная работа № 5 Микроанализ серых, высокопрочных и ковких чугунов 41

Практическая работа 4 Решение задач по выбору марок чугунов для деталей машин и методов упрочняющей обработки. 45

Практическая работа 5 Решение задач по выбору марок конструкционных материалов для деталей машин и методов упрочняющей обработки. 49

Практическая работа № 6 Разработка отдельных этапов технологического процесса изготовления отливки из серого чугуна в одноразовой песчаной форме. 51

Практическая работа № 7 Выбор метода получения отливки для конкретных деталей из различных литейных сплавов, назначение оборудования и оснастки. 63

Практическая работа № 8 Изучение и анализ технологии электродуговой и контактной сварки. 73

Практическая работа № 9 Решение задач по выбору методов получения заготовок и методов упрочняющей обработки изделий. 81

 

 

Общие методические указания

Лабораторные и практические работы разработаны на основании типовой учебной программы по учебной дисциплине «Материаловедение и технология материалов» для учреждений среднего специального образования, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь от 02.11.2006г. Предназначены для обучающихся по специальностям «Оборудование и технология сварочного производства» (по направлениям) (квалификация «Техник-технолог»), на основе профессионально-технического образования.

Учащиеся изучают соответствующую тему с использованием лекционного материала, учебников, справочников, каталогов.

Изучение лабораторных и практических работ дает учащимся знания об основных закономерностях, определяющих строение и свойства наиболее распространенных материалов, а также научить выполнять широко применяемые в технике испытания материалов; уметь самостоятельно пользоваться технической и справочной литературой для выбора необходимых материалов и эффективных методов их обработки с целью повышения надежности и долговечности изготовляемых из них деталей применительно к условиям их эксплуатации. В настоящем учебном пособии приведены основные методы испытания и исследования материалов и даны теоретические основы формирования структуры этих материалов. Анализ полученных практических результатов способствует развитию у учащихся навыков самостоятельной работы по исследованию микроструктуры и свойств металлических сплавов.

Лабораторная работа 1 Измерение твердости металлов по методам Бринелля и Роквелла

Цель работы

    Сформировать умение определять твердость металлов по методам Бринелля и Роквелла

Задание

    Ознакомится с методикой измерения твердости стального образца по Бринеллю

    Изучить устройство лабораторной установки ТШ-2М для определения твердости образца

    Научиться проводить испытания на твердость по Бринеллю на установке ТШ-2М

    Выбирать диаметр шарика и нагрузку; измерять полученный отпечаток при помощи микроскопа, определять твердость образца по справочным таблицам

- 3. Оснащение работы

    Методические указания к лабораторной работе

Порядок выполнения работы

5.1.Ознакомиться с теоретическими сведениями и схемой испытания стали на твердость методом Бринелля.

5.2.Ознакомиться с устройством прибора ТШ-2М

5.3.Выполнить задание

5.4.Вывод

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Описание схему испытания на твердость методом Бринелля.

6.3. Описание условия выбора диаметра шарика и нагрузки.

6.4. Выполнение задания

6.5. Вывод по работе.

7. Контрольные вопросы и задания

7.1.На какие группы можно разделить свойства, которыми обладают металлы?

7.2.Назовите известные вам механические свойства.

7.3. Что такое твердость металлов или сплавов?

7.4.Какие существуют методы определения твердости материала? В чем заключается их сущность?

7.5.Как обозначается твердость разными методами и в каких единицах измерения?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

Лабораторная работа 2 Испытание металлов на ударную вязкость

Цель работы

  Сформировать умение проводить испытание металлов на ударную вязкость

Задание

    Ознакомится с методикой испытание металлов на ударную вязкость

Оснащение работы

    Методические указания к лабораторной работе

Порядок выполнения работы

5.1.Перед испытанием маятник поднимают вручную на определенную высоту, и фиксируют его в поднятом положении с помощью защелки. Угол подъема определяется по шкале со стрелкой, неподвижно закрепленной на оси маятника. При освобождении защелки маятник свободно падает и, встречая на своем пути образец, разрушает его. Затем, пролетая дальше, маятник поднимается на некоторую высоту, определяемую углом взлета. Углы подъема и взлета определяют работу, затраченную на разрушение образца. Для измерения угла взлета служит вторая стрелка, насаженная на ось маятника свободно, но с некоторым трением. Перед испытанием после подъема маятника на заданный угол обе стрелки совмещают. При взлете маятника вторая стрелка, достигнув максимального отклонения, остается неподвижной, фиксируя угол взлета. Остановка маятника при возвратных колебаниях производится тормозом 5 (рис. 2). Образцы для испытаний на ударную вязкость. Согласно ГОСТ 9454–78 для определения ударной вязкости применяют стандартные образцы квадратного сечения 10.10 мм² длиной 55 мм с надрезами. Самыми распространенными являются образцы с U-образным и V-образным надрезами (рис.3). Надрез играет роль концентратора напряжений; чем он острее, тем больше усиливается напряжение в месте надреза

Рис. 3. Образцы для испытаний на ударную вязкость:

(а) – с U-образным надрезом; (б) – с V-образным надрезом

Испытываемый образец помещают на опоры симметрично относительно вертикальной оси таким образом, чтобы удар наносился со стороны, противоположной надрезу, в направлении, перпендикулярном оси образца (рис. 3б).

5.2. Вывод формулы для ударной вязкости

Для определения ударной вязкости необходимо найти работу A, затраченную на деформацию и разрушение образца [(см. формулу (1)]. Эта работа, без учета потерь на трение, будет равна разности потенциальных энергий маятника в исходном положении и после удара (рис. 3), т.е.

                                         A1 = mg (H1 – H2),                     (2)

где mg– вес маятника; H1 и H2 – высота подъема маятника до удара

и после удара, соответственно.

Выразим высоты H1 и H2 через длину маятника l, угол подъема α и угол взлета β

                         H1 = l (1 – cosα) и H2 = l (1 – cosβ).                     (3)

Подставляя значения H1 и H2 в выражение (2), получим

                                  A1 = mgl (cosβ – cosα).                                         (4)

Работа маятника, затраченная на трение в подшипниках и трение о воздух, будет равна

                                  Aтр = mgl (cosβ0 – cosα),                            (5)

где, угол β0 – угол взлета маятника при его свободном падении при отсутствии образца. За счет потерь на трение угол β0 должен быть несколько меньше начального угла α.

Рис. 4 Схема для определения ударной вязкости

В результате работа, затраченная только на излом образца, будет равна

                         A= A1 – Aтр = mgl (cosβ – cosβ0)                        (6)

По определению, ударную вязкость равна работе, затраченной на ударный излом образца и отнесенной к площади поперечного сечения образца в месте

надреза, т.е (cos cos 0)      

                                                                         (7)

где S – площадь поперечного сечения образца в месте надреза. Выражение (8) является рабочей формулой для расчета ударной вязкости материала. Размерность ударной вязкости: Дж/см² или Дж/м². Если испытываемый образец имеет U-образный или V-образный надрез (рис. 3), то ударная вязкость обозначается КСU или КСV, соответственно. В случае хрупких неметаллических материалов (например, органическое стекло, дерево) испытания проводят на образцах квадратного сечения без надреза, а ударная вязкость обозначается α (ГОСТ 4647-80)

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Краткий конспект теоритического материала

6.3. Выполнение задания

6.4. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Какая цель лабораторной работы?

7.2. В каких случаях проводятся испытания на ударную вязкость?

7.3. Какие существуют методы определения работы удара?

7.4. Что такое удельная ударная вязкость?

7.5. В каких единицах измеряется удельная ударная вязкость?

7.6. В чем состоит принцип работы маятникового копра?

7.7. Какие материалы подвергаются испытаниям на ударную вязкость?

7.8. В чем сходство и различие статических и динамических испытаний?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

 

Лабораторная работа 3 «Микроанализ железоуглеродистых сплавов (сталей и белых чугунов) в равновесном состоянии»

Цель работы

Научить проводить микроанализ железоуглеродистых сталей, различать по микроструктуре стали и белые чугуны с различным содержанием углерода, устанавливать связь между структурами и диаграммой состояния железо – цементит.

Задание

    Изучить основные разновидности чугунов, их строение, свойства и маркировку.

     Познакомиться с основами выбора марки чугуна для изготовления деталей машин, изделий.

Оснащение работы

    Методические указания к лабораторной работе

Порядок выполнения работы

5.1.Внимательно изучить основные сведения по теме работы и разобраться с классификацией чугунов, их строением, свойствами, областью применения каждой группы материалов.

5.2. Изучить чугунную часть диаграммы железо-углерод.

5.3.Изучить металлографические шлифы чугунов и зарисовать их структуры. На рисунках обозначить все структурные составляющие и определите, к какой группе относится каждый из изучаемых образцов чугуна.

5.4. Выполните 1-2 задания, данные преподавателем, по выбору материала для изготовления изделий

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2 Краткая характеристика основных видов чугунов, особенности их строения и свойств.

6.3. Диаграмма железо-углерод с подробным рассмотрением ее чугунной части.

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1..В какой последовательности проводится рассмотрение микрошлифа и

изучение микроструктуры?

7.2..Из каких химических элементов (компонентов) состоят чугуны?

7.3.Что представляют собой феррит, цементит, перлит, ледебурит?

7.4.Какие структурные классы имеют чугуны?

7.5.Какую геометрическую форму имеют включения графита в чугунах

ЧПГ, ВЧШГ, ЧХГ, ЧВГ?

7.6. Применение и механические свойства чугунов.

Рекомендуемая литература

Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

Практическая работа 1 Построение кривых охлаждения для заданного железоуглеродистого сплава

Цель работы

Закрепить умение строить кривые охлаждения углеродистых сталей и белых чугунов

Задание

    Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.

    Анализ превращении, происходящих в сплавах при охлаждении и нагреве.

    Определение фазового и структурного состояния сплавов в зависимости от их состава и температуры.

    Построение кривой охлаждения заданного железоуглеродистого сплава.

Оснащение работы

    Методические указания к практической работе

Порядок выполнения работы

5.1.Изучить диаграмму состояния железо-цементит с обозначением критических точек и областей диаграммы

5.2.Выстроить кривую охлаждения (или нагрева) сплава с заданной концентрацией углерода.

5.3. Оформить отчет

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Что такое фаза?

7.2. Что называется структурной составляющей?

7.3. Что такое феррит, аустенит, цементит, перлит, ледебурит?

7.4. Что такое критическая точка?

7.5. Как обозначаются критические точки?

7.6. Как строятся кривые охлаждения?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

Лабораторная работа 4 Определение микроструктуры и механических свойств углеродистой стали до и после термической обработки, ее режимов

Цель работы

Сформировать умение определять режимы закалки и отпуска стали, микроструктуру и твердость углеродистой стали до и после термообработки (закалки и отпуска)

Задание

     Изучить микроструктуру углеродистых сталей в равновесном состоянии. Научиться определять массовую долю углерода в стали и марку стали по ее микроструктуре. Освоить маркировку углеродистых сталей

Оснащение работы

Методические указания к лабораторной работе

Порядок выполнения работы

5.1.Изучить определение фаз углеродистых сталей (феррита, цементита, аустенита).

5.2. Выполнить задание

5.3. Оформить отчет

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Оформление краткого конспекта

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Что такое сталь?

7.2. Компоненты углеродистых сталей.

7.3. Как влияет массовая доля углерода на количественное соотношение фаз и механические свойства стали?

7.4. Что такое перлит?

7.5.Какие вредные примеси есть в сталях, и как они влияют на свойства сталей?

7.6. Как применяются инструментальные углеродистые стали?.

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

 

Практическая работа 2 Решение задач по выбору марок конструкционных углеродистых легированных сталей для деталей машин и методов их упрочняющей обработки

Цель работы

Научить решать задачи по выбору марок конструкционных сталей для конкретных деталей машин и методов упрочняющей их обработки

Задание

Расшифровать марки углеродистых сталей

Оснащение работы

    Указания к практической работе

Порядок выполнения работы

5.1. Расшифровать марки углеродистых сталей

5.2. Для каждой марки выписать свойства и применение. Результат оформить в виде таблицы

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Задание.

6.3. Расшифровка марок.

6.4. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Что такое сталь?

7.2. По каким признакам классифицируют углеродистую сталь?

7.3. На какие группы по качеству делятся углеродистые стали?

7.4. Какие группы сталей обыкновенного качества различают в зависимости от назначения?

7.5. Как подразделяются качественные углеродистые стали по содержанию марганца?

7.6. На какие группы подразделяются углеродистые стали по способу раскисления?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

 

Практическая работа 3 Решение задач по выбору марок материалов для инструментов и методов упрочняющей их обработки в зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий обработки резанием

Цель работы

Научить решать задачи по выбору марок материалов для инструментов и методов их упрочняющей обработки (при необходимости) в зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий резания

Задание

Назначить режимы резания на обтачивание поверхности заготовки

Оснащение работы

Методические указания к практической работе

Порядок выполнения работы

5.1.Назначить режимы резания на обтачивание поверхности заготовки с диаметра D до диаметра d на токарно-винторезном станке 16К20. Заготовка – необработанный прокат. Стойкость резца принять Т = 60 мин. Остальные условия обработки принять по таблице 2.

 

Таблица 2 Условия обработки

 

 

Пример выполнения расчетов

Задание: Назначить режимы резания на обтачивание поверхности заготовки с Æ60 мм до Æ50 мм «в упор» под углом 90°. Длина обрабатываемой поверхности 100 мм. Материал детали – сталь 45 (предел прочности 598 МПа). Заготовка – необработанный прокат. Обработка проводится на станке 16К20.

Решение:

1. Резец – проходной упорный, главный угол в плане φ= 90°, марка материала режущей части Т5К10 (т.к. черновая обработка)

2. Глубина резания

Число проходов принимаем i =1

3. Подача по для диаметра заготовки до 60 мм при глубине резания 5 мм

Sтабл = 0,4 – 0,6 мм/об. По паспорту станка 16К20 в данном интервале подач находятся значения 0,4; 0,5 и 0,6 мм/об. Принимаем Sд = 0,6 мм/об (любую из имеющихся).

4. Табличное значение скорости резания v_табл = 145 м/мин. Т.к. нет значений скорости резания для глубины резания 5 мм, то принимаем промежуточное значение между скоростями резания для глубины резания 4 и 6 мм.

По находим поправочные коэффициенты на различные условия резания:

К1 = 1, т.к. стойкость резца Т = 60 мин.

К2 = 1,15, т.к. материал заготовки – сталь 45 (σ_в = 598 МПа).

К3 = 0,8, т.к. поверхность заготовки с коркой (необработанный прокат).

К4 = 0,65, т.к. материал режущей части резца Т5К10.

К5 = 0,81, т.к. главный угол в плане φ = 90°.

Расчетная скорость резания

5. Частота вращения шпинделя

об мин

Принимаем по паспорту станка ближайшее меньшее значение п_д =315 об/мин.

6. Действительная скорость резания

7. Основное машинное время

Результаты расчета режима резания t = 5 мм, Sд = 0,6 мм/об, п_д = 315 об/мин, v_д= 59,35 м/мин, То = 0,545 мин.

 

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Какие элементы относятся к режимам резания?

7.2. В каких единицах измеряется глубина резания, как находится?

7.3. От чего зависит значение подачи? В каких единицах измеряется и как обозначается подача?

7.4. От чего зависит скорость резания? В каких единицах измеряется и как обозначается скорость резания?

7.5. Как находится, обозначается и в каких единицах измеряется частота вращения шпинделя?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

 

Лабораторная работа № 5 Микроанализ серых, высокопрочных и ковких чугунов

Цель работы

  Научить проводить микроанализ серых, высокопрочных и ковких чугунов.

Задание

    Изучить микроструктуру серых, высокопрочных и ковких чугунов. Изучить маркировку и практическое применение чугунов.

Оснащение работы

    Методические указания к лабораторной работе

Порядок выполнения работы

5.1.Изучить группы чугунов

5.2.Изучить микроанализ серого, ковкого, высокопрочного чугунов

5.3. Оформить отчет

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Какие сплавы относятся к чугунам?

7.2. На какие группы подразделяют чугуны?

7.3. Каким методом получают серый, ковкий, высокопрочный чугун?

7.4. Как маркируются чугуны?

7.5. От каких факторов зависит степень графитизации?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

 

Практическая работа 4 Решение задач по выбору марок чугунов для деталей машин и методов упрочняющей обработки

Цель работы

Научить решать задачи по выбору марок чугунов для деталей машин и методов упрочняющей обработки

Задание

    Решить задачи по выбору марок чугунов.

Оснащение работы

    Методические указания к практической работе

Порядок выполнения работы

5.1. Задание 1. Расшифровать марки чугунов

 

5.2. Для каждой марки выписать структуру, свойства и применение. Результат

оформить в виде таблицы

5.3. Оформить отчет

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Дайте определение чугуна.

7.2. Как называется чугун, который используется для переплавки его в сталь?

7.3. Как называется чугун, в котором весь углерод находится в виде графита?

7.4. Какой  чугун более пластичный, чем серый?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

Практическая работа 5 Решение задач по выбору марок конструкционных материалов для деталей машин и методов упрочняющей обработки

Цель работы

    Развить умение решать задачи по выбору марок конструкционных материалов для деталей машин и методов упрочняющей обработки

Задание

    Научиться решать задачи по выбору марок сплавов для деталей машин, обосновывая выбор условиями работы при их эксплуатации и технологией изготовления.

Оснащение работы

    Методические указания к практической работе

Порядок выполнения работы

5.1. Провести анализ условий работы детали и определить требования к материалу детали.

5.2. Из изученных основных классов конструкционных материалов выбрать те, которые, вероятно, могут обеспечить выполнение требований, предъявляемых к детали.

5.3. По справочнику определить марки материалов и упрочняющую обработку, которые обеспечивают у детали получение заданных свойств. Поскольку требуемые свойства могут обеспечить разные материалы, то данные о них из справочника следует представить в виде таблицы, что сделает последующий выбор материала более наглядным.

5.4 Следует выбрать 2 – 3 материала.

5.5.На основе сравнения всех данных следует сделать заключение о том, какой материал следует считать оптимальным и по каким причинам.

5.6. Для выбранного материала дать расшифровку марки.

Задание на практическую работу

1. Поршневой палец из цементуемой легированной стали

2. Ответственный коленчатый вал из легированной стали

3. Корпус карбюратора

4. Поршневой палец автомобиля, подвергаемый закалке ТВЧ

5. Стальная заклепка для клепания рамы автомобиля

6. Блок цилиндров из недефицитного литейного сплава

7. Плоская пружина

8. Стальное ребро тормозной колодки, изготовленное холодной штамповкой

9. Бензокраник, изготовленный методом литья под давлением

10. Выхлопной клапан автомобиля

11. Шатун, изготовленный методом горячей штамповки

12. Крыло грузового автомобиля, изготовленное холодной штамповкой

13. Неразъемный вкладыш подшипника скольжения

14. Корпус редуктора

15. Приводная звездочка цепной передачи

16. Картер мотора из алюминиевого сплава.

Форма отчета о работе

6.1. Тема, цель работы.

6.2. Выполнение задания

6.3. Вывод

7. Контрольные вопросы и задания

7.1. Какими механическими и технологическими свойствами обладают стали, чугуны, латуни, бронзы, алюминиевые сплавы?

7.2. Как влияют на сплавы легирующие элементы?

7.3.Что необходимо учитывать при выборе конструкционного материала?

Рекомендуемая литература

1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник: 2-е изд., исправл. и доп. / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г, Ф. Косолапое [и др.]; под общ. ред. Б. Н. Арзамасом. М., 1986.

2.Барташевич, А. А. Материаловедение: учеб. пособие / А. А. Барташевич. Ростов н/Д, 2004.

 

Практическая работа № 6 Разработка отдельных этапов технологического процесса изготовления отливки из серого чугуна в одноразовой песчаной форме

Цель работы

Научить разрабатывать отдельные этапы технологического процесса изготовления несложной отливки из серого чугуна в одноразовой песчаной форме.

Задание

    Для заданного чертежа детали (приложение А) выполнить следующее:

а) выбрать плоскость разъёма модели и формы с указанием положения отливки в форме В (верх) и Н (низ);

б) выполнить эскиз отливки с обозначением размеров припусков, уклонов, усадки металла и стержней;

в) выполнить эскиз модели с указанием габаритных размеров;

г) начертить эскиз стержневого ящика без указания размеров;

д) привести эскиз собранной литейной формы в разрезе с указанием её элементов;

е) дать краткое описание последовательных операций по изготовлению литейной формы и отливки.

Оснащение работы

    Методические указания к практической работе

Порядок выполнения работы

Основой для разработки технологического процесса изготовления отливки является чертёж детали. На чертеж детали в соответствии с ГОСТ 3.1125 – 88 наносят технологические указания, необходимые для изготовления модельного комплекта, формы и стержня, и получают чертёж отливки с модельно – литейными указаниями.

5.1.На рис. 2 в качестве примера приведены эскизы чугунной деталей. Поверхности деталей, подвергающиеся механической обработке, условно обозначаются знаком . Остальные поверхности механической обработке не подлежат, на что указывает знак () в правом углу эскиза.

При разработке эскиза отливки с литейно-модельными указаниями на эскиз детали условно наносят (рис. 3):

1. Плоскость разъёма модели и формы (1), их показывают отрезком, над которым указывается буквенное обозначение разъёма РМ. Направление разъёма показывается сплошной основной линией, ограниченной стрелками и перпендикулярной линии разъёма. Положение отливки в форме при заливке обозначается буквами В (верх) и Н (низ). Буквы проставляются у стрелок, показывающих направление разъёма.

Рисунок 2. Эскиз чугунной детали

При выборе плоскости разъёма наиболее ответственные поверхности отливки целесообразно располагать в нижней части формы или вертикально, так как в верхней части отливки скапливаются дефекты – газовые раковины и шлаковые включения. Плоскость разъёма выбирают с учётом удобства формовки и извлечения модели из формы. Кроме того желательно, чтобы отливка или, по крайней мере, её базовые поверхности для механической обработки были расположены в одной полуформе.

Рисунок. 3. Эскиз чугунной отливки: 1 – разъём модели; 2 – припуск на механическую обработку; 3 – стержень; 4 – формовочные уклоны; 5 – необрабатываемые отверстия

2. Припуски на механическую обработку (2), их обозначают сплошными тонкими линиями у поверхностей, где указан знак обработки (допускается выполнять линию припуска красным карандашом). Величины припусков определены ГОСТ 26645 – 85 и при единичном производстве выбираются по III классу точности в зависимости от способа литья, материала отливки, положения обрабатываемой поверхности при заливке (верх, низ, бок), наибольшего габаритного и номинального размера отливки (табл. 1). Под номинальным размером отливки подразумевается расстояние между двумя противоположными обрабатываемыми поверхностями или расстояние от установочной базовой поверхности до обрабатываемой.

Таблица 1.Припуски на механическую обработку отливок из серого чугуна

по III классу точности в мм (ГОСТ 26645 – 85)

 

Наибольший габаритный	Положение поверхности	Номинальный размер в мм
размер детали в мм	при заливке	До 50
До 120	верх низ, бок	3,5 2,5
121 – 260	верх низ, бок	4,0 3,0
261 – 500	верх низ, бок	4,5 3,5
501 – 800	верх низ, бок	5,0 4,0

3. Отверстия, впадины, выемки, не выполняемые при литье, зачёркивают сплошными тонкими линиями (5), которые допускается выполнять красным карандашом.

4. Контуры стержня со стержневыми знаками (3) изображаются сплошной тонкой линией, которую допускается выполнять синим цветом. Стержни в разрезе штрихуются только у контура. Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели принимаются по ГОСТ 3606 – 80.

5. По эскизам отливок выполняются эскизы моделей (рис. 4). Модели имеют стержневые знаки (они закрашены чёрным цветом), формовочные уклоны для вертикального стержня и радиусы закруглений r в местах перехода стенок. Размеры моделей выполняют с учётом размеров детали, припусков на механическую обработку, формовочных уклонов и усадки сплава, которую выбирают по табл. 2.

Рисунок 4. Эскизы моделей

Таблица 2 Линейная усадка литейных сплавов

Литейный сплав	Линейная усадка, %
Чугун серый мелкие отливки (не более 100 кг) средние отливки (100 – 500 кг) крупные отливки (более 500 кг)	1 – 1,25 0,75 – 1,00 0,5 – 0,75
Чугун ковкий	1,5 – 1,75

 

Рисунок  5. Эскизы стержневых ящиков: а – для вертикального стержня; б – для горизонтального стержня

6. Эскизы собранных литейных форм для чугунной отливки даны на рис. 6. В форме для чугунного литья имеются шлакоуловитель и выпоры, а в форме для стального литья шлакоуловитель отсутствует, а для компенсации большой усадки стали и предупреждения усадочных раковин предусмотрены прибыли.

7. На рис. 7 приведены эскизы готовой чугунной отливки с литниковой системой

8. Изготовление литейной формы

Ручную формовку в опоках по разъёмной модели для изготовления отливки в разовой песчано-глинистой форме осуществляют в следующей последовательности:

 

Рисунок 6. Эскизы собранных литейных форм: 1 – полость формы; 2 – стержень; 3 – нижняя опока; 4 – верхняя опока; 5 – выпор;6 – чаша; 7 – стояк; 8 – шлакоуловитель; 9 – питатели; 10 – формовочная смесь

Рисунок 7. Эскиз готовой отливки с литниковой системой – отливка из чугуна

1. Изготовление нижней полуформы. Нижнюю половину модели, не имеющую центрирующих шипов, ставят плоскостью разъёма на подмодельную доску и устанавливают опоку. Поверхность модели и доски посыпают разделительным составом для уменьшения прилипания смеси к оснастке (сухой кварцевый песок, порошок талька или графита). На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 20 – 30 мм, уплотняют её руками вокруг всей модели. Затем заполняют остальной объём опоки наполнительной смесью и уплотняют её трамбовкой, сначала у стенок опоки, а затем в средней части. Излишек смеси срезают линейкой. В формовочной смеси на расстоянии 40 – 50 мм друг от друга и на 10 – 15 мм от модели душником накалывают отверстия для выхода газов. Заформованную опоку покрывают второй подмодельной доской и переворачивают на 180^о.

2. Изготовление верхней полуформы. На нижнюю половину модели по центрирующим шипам устанавливают верхнюю половину модели, модели шлакоуловителя, стояка и выпоров. Поверхность разъёма формы посыпают тонким слоем сухого кварцевого песка, для того чтобы формовочная смесь в верхней опоке не