Раздел 1. Производство черных и цветных металлов

Сервиса и экономики

Кафедра «Технологии обслуживания транспортных средств»

 

Методические указания

по выполнению контрольных работ по дисциплине

«Автомобильные конструкционные материалы»

для студентов специальности 230100.02

 

 

Санкт-Петербург

 

Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Автомобильные конструкционные материалы» для студентов специальности 230100.02.– С-Пб.: Изд-во СПбГАСЭ, 2004.- 16 с.

 

 

Составитель к.т.н., доц. О.Л. Пирозерская

 

Научный редактор д.т.н., проф. А.А. Капустин

 

Рецензент д.т.н., проф. В.В. Дыбок

 

 

© Издательский Центр «Сервис»

© Санкт-Петербургская государственная академия сервиса и экономики 2004 г.

 

оглавление

 

Введение__________________________________________________ 4

Общие методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы________________________________________________________ 4

Методические рекомендации по выполнению контрольной работы 5

Раздел 1. Производство черных и цветных металлов__________ 5

Раздел 2. Свойства и способы испытания металлов____________ 6

Раздел 3. Номенклатура и свойства к металлов и сплавов, применяемых для изготовления деталей в автомобильной промышленности__________ 6

Тема 1. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных чугунов_____________________________________ 6

Тема 2. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных сталей______________________________________ 7

Тема 3. Цветные металлы и сплавы_________________________ 8

Раздел 4. Неметаллические конструкционные материалы______ 9

Раздел 5. Основы термической обработки___________________ 10

Раздел 6. Инструментальные стали и сплавы._______________ 12

Задания по контрольной работе____________________________ 13

Таблица индивидуальных заданий_________________________ 14

Пример выполнения задания_____________________________ 15

Список литературы_______________________________________ 16

 

Введение

Одной из задач авторемонтного производства является восстановление деталей, изготовленных из различных металлов и сплавов. При этом используются разнообразные ремонтные материалы. Обоснование способов и режимов восстановления деталей непосредственно связано со знанием химического состава, механических, физических и технологических характеристик тех материалов, из которых они изготовлены.

Целью контрольной работы является приобретение практических навыков по выбору способов обработки и ремонтных материалов в авторемонтном производстве в зависимости от свойств конструкционных материалов.

Основные задачи контрольной работы:

изучение химических, физических, механических и технологических свойств металлов и сплавов, применяемых в автомобилестроении и авторемонтном производстве;

изучение свойств пластмасс и других неметаллических материалов, примеры их применения при производстве и ремонте автомобилей;

изучение различных видов деформации, изнашивания и разрушения деталей и узлов автомобиля в зависимости от условий их работы и свойств материала, из которого они изготовлены;

изучение принципов выбора ремонтных материалов и конструкционных материалов - заменителей.

Общие методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы

В течение семестра студент должен выполнить контрольную работу по индивидуальному заданию, которое выдает преподаватель после установочной лекции.

Если контрольная работа выполнена не по своему заданию или на неудовлетворительную оценку, то студент должен выполнить ее вторично по заданию, которое укажет преподаватель. Срок повторного представления работы на проверку – не позднее, чем за один день до проведения экзамена (зачета).

Контрольная работа должна быть выполнена четким почерком в отдельной тетради или распечатана на листах формата А4.

Вопросы задания переписываются полностью. Ответы должны быть конкретными, полными по существу и краткими по форме.

В обязательном порядке в тексте должны быть ссылки на использованную литературу. В конце работы необходимо привести список литературы и адреса сайтов Internet, если студент их использует.

Нумерация страниц сквозная, начиная со второй; титульный лист не нумеруется.

 

Методические рекомендации по выполнению контрольной работы

Выполнению работы должна предшествовать самостоятельная систематическая работа студента по изучению теоретического материала. Учитывая большой объем литературы по конструкционным материалам и ограниченность часов аудиторных занятий, ниже приводится перечень основных разделов курса АКМ. По каждому из разделов приводится круг вопросов, на которые необходимо обратить внимание при изучении дисциплины и выполнении контрольной работы.

Раздел 3. Номенклатура и свойства к металлов и сплавов, применяемых для изготовления деталей в автомобильной промышленности

Тема 3. Цветные металлы и сплавы

Сплавы на медной основе. Алюминиевые, цинковые и магниевые сплавы. Припои и антифрикционные сплавы. Свойства, назначение и область применения цветных сплавов.

Методические указания.

Для повышения динамических качеств автомобилей большое значение имеет максимально возможное снижение массы. Поэтому увеличивается область применения автомобильных деталей из сплавов цветных металлов.

Латунь – это сплав меди с цинком. Она прочнее, более устойчива к коррозии, чем медь. Латуни хорошо обрабатываются давлением и обладают высокими литейными свойствами. Рассмотрите влияние цинка, а затем различных примесей на свойства латуней. Ознакомьтесь с маркировкой и областью применения латуней.

Бронза – это сплав меди с оловом и другими элементами: алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, свинцом. Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошими литейными, высокими антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для придания особых свойств бронзы легируют. Например, марганец увеличивает коррозионную стойкость, никель – пластичность, железо – прочность; добавление цинка улучшает литейные свойства, а свинец – обрабатываемость резанием.

Алюминиевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые. Особое внимание обратите на дуралюмины и силумины. Рассмотрите механические и технологические свойства упрочняемых и неупрочняемых термической обработкой деформируемых сплавов.

При изучении магниевых сплавов обратите внимание на их достоинства и недостатки. Они очень легкие, но применение их очень ограничено вследствие малой удельной прочности, низких технологических свойств и других недостатков. Их используют для изготовления отливок ненагруженных деталей, основное требование к которым – малая масса.

Антифрикционные сплавы широко применяются в кон­струкциях автомобилей в качестве материала трущихся поверхностей вкладышей коленчатых валов двигателей и различных втулок. Это оловянистые, свинцовые и кальциевые баббиты, свинцовистые бронзы и антифрикционные сплавы на алюминиевой основе. Преимуществом сталеалюминиевых вкладышей является их прочность, хорошая теплопроводность, теплостойкость, относи­тельная дешевизна.

Припои широко применяют на авторемонтных предприятиях при пайке. В частности, серебряные припои имеют высокую механическую прочность, пластичность, электропроводность и коррозионную стойкость.

 

Методические указания.

Пластмассы – это материалы, основу которых составляют синтетические и природные высокомолекулярные соединения. Следует изучить основные физико-механические свойства пластмасс.

Пластмассы обладают высокой электроизоляционной и химической стойкостью, имеют малую звуко- и теплопроводность, хорошую водо-, морозо- и светостойкость. Большинство пластмасс стойки к минеральным маслам и бензину. Они в среднем в два раза легче алюминия, имеют высокое сопротивление истиранию и прочность, хорошо работают в условиях вибрационных нагрузок. К их недостаткам можно отнести малую теплостойкость.

В зависимости от поведения полимера под действием тепла пластмассы делят на три группы: термореактивные, термопластичные и термостабильные.

По составу подразделяют на простые, состоящие только из полимера, и сложные, содержащие помимо полимера наполнители, пластификаторы и красители.

Резинами называют продукты химической переработки каучуков с вулканизирующими веществами, осуществляемой при помощи термообработки или без нее.

Основными свойствами резины являются эластичность, вибростойкость, химическая стойкость и устойчивость к истиранию. Свойства резиновых изделий в основном зависят от состава резиновых смесей, в частности наличия наполнителей, противостарителей и т.д. Для повышения прочности резину армируют.

Ознакомьтесь с основными методами получения резиновых изделий.

Методические указания.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на следующее:

- вид и область применения инструментов в зависимости от марки применяемого инструментального материала;

- условия обработки в зависимости от теплостойкости материала.

Инструментальные углеродистые стали обладают малой теплостойкостью, поэтому их можно использовать только для обработки конструкционных материалов с низкой твердостью на малых скоростях резания.

Низколегированные инструментальные стали обладают более высокой теплостойкостью по сравнению с углеродистыми. Их применяют при обработке легкообрабатываемых сплавов.

Высоколегированные инструментальные стали имеют высокую теплостойкость. Из них изготавливают высокопроизводительный режущий инструмент для обработки высокопрочных сталей и других труднообрабатываемых материалов.

Твердые сплавы – это материалы на основе высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана и тантала. Обладают еще более высокой теплостойкостью, чем быстрорежущие стали, но в отличие от высоколегированных работают без охлаждения.

Задания по контрольной работе

При выполнении контрольной работы по индивидуальному заданию студент должен ответить на следующие вопросы.

1. Химический состав материала, его физико-механические и эксплуатационные свойства.

2. Область применения материала в автомобилестроении.

3. Условия работы одной детали, выбранной по усмотрению студента, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.

4. Технологические свойства материала детали.

5. Способы изготовления и ремонта детали.

 

Ниже приводится таблица индивидуальных заданий, содержащая 30 вариантов. В связи с ограниченностью доступа к современной нормативной базе маркировка материалов приводится в соответствии с обозначениями в рекомендованной литературе и может отличаться от обозначений, применяемых в настоящее время.

В каждом варианте указаны пять марок конструкционных материалов: сталь, чугун, цветной металл или сплав, пластмасса и резина.

По каждой из марок конструкционных материалов необходимо ответить на указанные выше пять вопросов.

В качестве образца приводится пример выполнения задания по разделу «Стали». Аналогично необходимо выполнить задание по остальным разделам.

 

Таблица индивидуальных заданий

№ вар.	Раздел
I. Сталь	II. Чугун	III. Цветные металлы и сплавы	IV. Пластмасса	V. Резина
1.		СЧ10	АЛЗ	Э2-300-02	ИРП-1401
2.		СЧ25	АЛ4	Э2-330-02	ИРП-1353
3.	20кп	СЧ16	АЛ5	Э8-361-63	ИРП-1348
4.	25ХГНМ	СЧ17	АЛ6	Э9-342-73	ИРП-1338
5.	09Г2С	СЧ18	АЛ8	У1-301-07	ИРП-1352
6.		СЧ20	АЛ9	Сп2-342-02	ИРП-1314-1
7.		СЧ21	АЛ10В	Вх4-080-34	ИРП-1316
8.		СЧЗ0	АЛ13	УПМ-0508	7-ИРП-1068
9.		КЧ35	АЛ22	УПМ-0612Л	ИРП-1401
10.		КЧ36	АЛ23	САН-А	7-1-42
11.	60С2А	КЧ37	АЛ25	АБС-2020	7-3827
12.	38ХА	КЧ50	АЛ2	ПЭНД-КН	7-4908
13.	40Х	ВЧ30	АЛ28	ПЭВД	51-3059
14.	40ХН	ВЧ50	АЛЗ0	СЭВ	7-ИРП-1100
15.	15Х	ЧХ16М2	АЛ32	ПЭНД	51-3045
16.	12ХН	ЧХ28Д2	АК9	ПП	7-ИРП-1402
17.	40Х9С2	ЧХ9Н5	АК10М2Н	Э2-300-02	7-ИРП-1134
18.	40Х10С2М	ЧН4Х2	Л60	Э2-330-02	7-ИРП-1346
19.	19ХГН	ЧХ3Т	ЛМцАЖН	Э8-361-63	7-ИРП-1347
20.	55Х20Г2АН4	ЧЮ22П	Л70	Э9-342-73	7-ИРП-1348
21.		АЧС-1	Л85	У1-301-07	7-ИРП-1315
22.		АЧС-5	Л90	Сп2-342-02	7-ИРП-1357
23.	18ХГТ	СЧЗ0	Л96	Вх4-080-34	ИРП-1401
24.	55ПП	КЧ35	ЛО90-1	УПМ-0508	ИРП-1353
25.	20Х	ВЧ50	Л60-1	УПМ-0612Л	ИРП-1348
26.	15ХГНТА	ЧХ16М2	ЛС59	САН-А	ИРП-1338
27.	З0Х	АЧВ-1	ЛС74	АБС-2020	ИРП-1352
28.	35Х	АЧВ-2	ЛМцСКА	ПЭНД-КН	ИРП-1314-1
29.	50ХГА	АЧК-1	БрОЦС5	ПЭВД	ИРП-1316
30.		АЧК-2	ЛЦ14КЗСЗ	СЭВ	7-ИРП-1068

Пример выполнения задания

Вариант 30. Раздел I. Сталь 08.

1. Химический состав материала, его физико-механические и эксплуатационные свойства.

Сталь 08 – низкоуглеродистая нелегированная качественная конструкционная сталь ГОСТ 1050-81.

Химический состав, %
Углерод	Кремний	Марганец	Хром, не более	Сера, не более	Фосфор, не более
0,05-0,12	0,17-0,37	0,35-0,65	0,10	0,04	0,35

 

Механические свойства
Временное сопротивле­ние σв, МПа	Предел теку­чести σт , МПа	Относи­тельное удлинение δ5,%	Ударная вязкость, а нкДж/м^2	Твер­дость без термиче­ской обработ­ки НВ, не более
			-

 

Физические свойства

Плотность γ, г/см^3	Теплопроводность λ, Вт/(м·ºС)	Коэффициент линейного расширения α·10^6, 1/ºС
7,83		11,6

 

Обычно сталь высокой пластичности применяют для малонагруженных, термически необрабатываемых и нецементуемых деталей, а также для деталей, получаемых методом холодной штамповки.

2. Область применения материала в автомобилестроении.

В автомобилестроении сталь марки 08 обычно применяют для изготовления корпусов стеклоподъемников и дверных замков, кожухов систе­мы охлаждения, брызговиков двигателя, дверок кабин, крыльев, глушителей, щитков радиатора, панелей капота, корпуса воздуш­ного фильтра, деталей кабин и кузовов, кронштейнов, топливных баков, крышек клапанных механизмов, регулировочных прокладок, маслоот­ражателей, гаек, шурупов, деталей приспособлений, нестандарт­ного оборудования и др. Из выше перечисленных деталей для дальнейшего рассмотрения выберем топливный бак.

3. Условия работы выбранной детали, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.

Топливный бак испытывает различные динамические нагрузки, в основном под действием сил инерции. Также он подвергается коррозионному, эрозионному и абразивному изнашиванию.

Основными дефек­тами топливных баков являются пробоины или сквозная коррозия стенок, разрушение сварного шва в месте приварки наливной тру­бы, вмятины стенок и наливной трубы, нарушение соединения перегородок со стенкой, нарушение герметичности в местах свар­ки и пайки, повреждение резьбы.

4. Технологические свойства материала детали.

Заготовки и детали, изготовленные из стали 08, обычно не подвергаются термообработке и хорошо свариваются всеми спосо­бами. При необходимости может проводиться их це­ментация (или цианирование) с закалкой и низкотем­пературным отпуском, но после химико-термической обработки ухудшается свариваемость.

Сталь 08 имеет высокий коэффициент механической обрабатываемости: при использовании резцов из стали Р18 он составляет 1,5…1,65, а из сплава Т5К10 – 2,1.

5. Способы ремонта детали.

При общей площади пробоин и сквозных коррозионных разру­шений более 600 см² топливный бак бракуют. При меньшей пло­щади повреждений бак ремонтируют постановкой заплат с после­дующей их приваркой или припайкой высокотемпературным при­поем. Накладки приваривают проволокой Св-08 или Св-08ГС.

Список литературы

1. Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 688 с.

2. Автомобильные материалы: Справочник. – 3 изд./ Г.В. Мотовилин, М.А. Масино, О.М. Суворов. _М.: Транспорт, 1989. – 464 с.

3. Чумаченко Ю.Т., Чумаченко Г.В., Герасименко А.И. Материаловедение для автомехаников.- Ростов н/Д.: Издательство «Феникс», 2002.- 480 с.

4. Автомобильный справочник. Перевод с англ. Первое русское издание.- М.: Издательство «За рулем», 1999.- 896 с.

 

Сервиса и экономики

Кафедра «Технологии обслуживания транспортных средств»

 

Методические указания

по выполнению контрольных работ по дисциплине

«Автомобильные конструкционные материалы»

для студентов специальности 230100.02

 

 

Санкт-Петербург

 

Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Автомобильные конструкционные материалы» для студентов специальности 230100.02.– С-Пб.: Изд-во СПбГАСЭ, 2004.- 16 с.

 

 

Составитель к.т.н., доц. О.Л. Пирозерская

 

Научный редактор д.т.н., проф. А.А. Капустин

 

Рецензент д.т.н., проф. В.В. Дыбок

 

 

© Издательский Центр «Сервис»

© Санкт-Петербургская государственная академия сервиса и экономики 2004 г.

 

оглавление

 

Введение__________________________________________________ 4

Общие методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы________________________________________________________ 4

Методические рекомендации по выполнению контрольной работы 5

Раздел 1. Производство черных и цветных металлов__________ 5

Раздел 2. Свойства и способы испытания металлов____________ 6

Раздел 3. Номенклатура и свойства к металлов и сплавов, применяемых для изготовления деталей в автомобильной промышленности__________ 6

Тема 1. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных чугунов_____________________________________ 6

Тема 2. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных сталей______________________________________ 7

Тема 3. Цветные металлы и сплавы_________________________ 8

Раздел 4. Неметаллические конструкционные материалы______ 9

Раздел 5. Основы термической обработки___________________ 10

Раздел 6. Инструментальные стали и сплавы._______________ 12

Задания по контрольной работе____________________________ 13

Таблица индивидуальных заданий_________________________ 14

Пример выполнения задания_____________________________ 15

Список литературы_______________________________________ 16

 

Введение

Одной из задач авторемонтного производства является восстановление деталей, изготовленных из различных металлов и сплавов. При этом используются разнообразные ремонтные материалы. Обоснование способов и режимов восстановления деталей непосредственно связано со знанием химического состава, механических, физических и технологических характеристик тех материалов, из которых они изготовлены.

Целью контрольной работы является приобретение практических навыков по выбору способов обработки и ремонтных материалов в авторемонтном производстве в зависимости от свойств конструкционных материалов.

Основные задачи контрольной работы:

изучение химических, физических, механических и технологических свойств металлов и сплавов, применяемых в автомобилестроении и авторемонтном производстве;

изучение свойств пластмасс и других неметаллических материалов, примеры их применения при производстве и ремонте автомобилей;

изучение различных видов деформации, изнашивания и разрушения деталей и узлов автомобиля в зависимости от условий их работы и свойств материала, из которого они изготовлены;

изучение принципов выбора ремонтных материалов и конструкционных материалов - заменителей.

Общие методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы

В течение семестра студент должен выполнить контрольную работу по индивидуальному заданию, которое выдает преподаватель после установочной лекции.

Если контрольная работа выполнена не по своему заданию или на неудовлетворительную оценку, то студент должен выполнить ее вторично по заданию, которое укажет преподаватель. Срок повторного представления работы на проверку – не позднее, чем за один день до проведения экзамена (зачета).

Контрольная работа должна быть выполнена четким почерком в отдельной тетради или распечатана на листах формата А4.

Вопросы задания переписываются полностью. Ответы должны быть конкретными, полными по существу и краткими по форме.

В обязательном порядке в тексте должны быть ссылки на использованную литературу. В конце работы необходимо привести список литературы и адреса сайтов Internet, если студент их использует.

Нумерация страниц сквозная, начиная со второй; титульный лист не нумеруется.

 

Методические рекомендации по выполнению контрольной работы

Выполнению работы должна предшествовать самостоятельная систематическая работа студента по изучению теоретического материала. Учитывая большой объем литературы по конструкционным материалам и ограниченность часов аудиторных занятий, ниже приводится перечень основных разделов курса АКМ. По каждому из разделов приводится круг вопросов, на которые необходимо обратить внимание при изучении дисциплины и выполнении контрольной работы.

Раздел 1. Производство черных и цветных металлов

Выплавка и формирование качества чугунов и сталей на стадии их получения. Влияние химического состава на их свойства.

Методические указания. Изучая металлургическое производство, необходимо выяснить разницу между основными железоуглеродистыми сплавами – чугуном и сталью по химическому составу, механическим и технологическим свойствам.

Чугун выплавляется из железной руды в доменных печах путем высокотемпературной восстановительной плавки. Сталь получают в основном путем передела чугуна. Сущность выплавки стали состоит в удалении из него путем окисления излишнего количества углерода до требуемого марочного уровня, а также примесей, содержание которых ограничивается определенными пределами. Основные способы получения стали: кислородно-конверторный, мартеновский и электросталеплавильный.