Загальні правила з техніки безпеки

ПРАКТИКУМ

із лабораторних робіт з дисципліни «Матеріалознавство»

для напрямку підготовки 6.050304 «Нафтогазова справа»

 

 

Полтава, 2015 р.

Практикум із лабораторних робіт з дисципліни «Матеріалознавство» для напрямку підготовки 6.050304 «Нафтогазова справа» – Полтава: ПолтНТУ, 2015. – 72с.

 

 

Укладачі: А.В Калашников к.т.н, доцент, А.М. Шпилька, старший викладач, А.М. Пірнат, асистент.

 

 

Відповідальний за випуск: завідувач кафедри технології машинобудування Є.А, Фролов, доктор технічних наук, професор.

 

Рецензент::Жолткевич Микола Дмитрович, доктор технічних наук, с.н.с.

 

Затверджено науково-методичною радою університету Протокол № 7 від 15.04.2014р.

 

Авторська верстка

 

54.22.05.03

Зміст

Загальні правила з техніки безпеки............................................................. 4

Лабораторна робота №1. Дослідження процесу кристалізації................. 5

Лабораторна робота №2. Випробування металів на твердість................. 9

Лабораторна робота №3. Мікроструктура сталей................................... 16

Лабораторна робота №4. Вивчення мікроструктури чавунів................. 21

Лабораторна робота №5. Вивчення мікроструктури кольорових металів і сплавів............................................................................................................................ 26

Лабораторна робота №6. Термічна обробка вуглецевих сталей............ 32

Лабораторна робота №7. Визначення критичних точок сталі 37

Лабораторна робота №8. Вивчення структури сталі після різних видів термообробки 41

Лабораторна робота №9.Лиття в одноразові піщано-глинисті форми 45

Лабораторна робота №10. Ручне електродугове зварювання металів... 51

Лабораторна робота №11. Основні джерела зварювального струму та їх вольт-амперні характеристики.................................................................................... 58

Лабораторна робота №12. Визначення зварювальних коефіцієнтів....... 63

Лабораторна робота №13. Холодне та гаряче прокатування металів.... 67

ЛІТЕРАТУРА 71

 

ЗАГАЛЬНІ ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ____________________________

 

Обов’язки студента. Перед виконанням лабораторної роботи студентам слід старанно вивчити матеріал, що стосується даної теми, самостійно відповісти на запитання для самоперевірка. Після обговорення цих запитань у лабораторії та виконання досліджень необхідно оформити звіт, що складається із завдання до роботи, умови її виконання, одержаних результатів та висновків щодо них. Для наочного оформлення результатів досліджень їх зводять до табличного або графічного вигляду. Звіт після перевірки підписує викладач.

Загальні правила з техніки безпеки

1. Ознайомлюйтеся з інструкцією з техніки безпеки перед кожною лабораторною роботою.

2. Не вмикайте механізми без дозволу викладача.

3. Не торкайтесь рухомих частин руками, одягом та іншими предметами.

4. Забороняється залишати ввімкнені печі, верстати та прилади без нагляду.

5. Після досліджень вимкніть механізми з мережі електричного струму.

6. Обережно працюйте з хімічними реактивами.

Лабораторна робота № 1 _____________________________________________

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ КРИСТАЛІЗАЦІЇ

Мета роботи - вивчити процес кристалізації солей із перенасичених розчинів. На підставі спостережень процесу кристалізації солей одержати уявлення про кристалізацію металів і вивчити чинники, що впливають на характер кристалізації.

Прилади, обладнання та матеріали

 

1. Біологічний мікроскоп.

2. Перенасичені водяні розчини солей Pb(NO₃)₂, CuSO₄, NaCl, NH₄Cl, K₂Cr₂O₇

3. Предметні скельця.

4. Водяна лазня для підігріву розчинів.

Порядок виконання роботи

1. Приступаючи до виконання роботи, необхідно усвідомити, що кристалізація - це процес утворення кристалів із рідкої (первинна кристалізація) або твердої фази (повторна кристалізація).

2. Перед виконанням експериментальної частини настроїти мікроскоп.

3. Розігріти на водяній лазні перенасичені розчини солей.

4. Завдати на предметне скло по краплі перенасиченого розчину трьох солей і провести спостереження під мікроскопом процесу їх кристалізації, що можна умовно розділити на 3 періоди. В міру охолодження рідини ступінь насиченості розчину підвищується, і розчин приходить у стан перенасичення. Найбільше охолодження випар буде з країв краплі, відкіля і почнеться кристалізація. У першому періоді з країв краплі утвориться шкірка з дрібних кристалів правильної форми, тому що сильне переохолодження викликає велике число центрів кристалізації. В другий період ростуть значні, так звані стовпчасті кристали. Напрямок їх перпендикулярний краям краплі. Тут ми маємо обмежене число зародків і велику швидкість кристалізації. В третій період у центрі краплі виникають кристали, безладно орієнтовані, які мають яскраво виражену форму дендритів (розчин Pb(NO₃)₂).

Описаний процес кристалізації солі дуже схожий із процесом затвердіння металевого злитка.

5. Замалювати через визначені проміжки часу видимі під мікроскопом стадії кристалізації.

6. Звернути увагу на те, що зростаючі кристали, зіштовхуючись один з одним, зберігають правильну внутрішню будову, але набувають неправильної зовнішньої форми, перетворюючись у зерна.

7.Спостерігаючи за ростом кристалів, необхідно відмітити, що кристали солі ростуть у вигляді так званих дендритів (деревоподібні кристали), що утворяться в силу різноманітної швидкості росту в різних напрямках.

8. Засвоїти, що процесом кристалізації можна керувати, змінюючи швидкість охолодження або вводячи в розплав додаткові центри кристалізації (модифікуючи сплав)

Оформлення звіту про лабораторну роботу

Виконавши роботу, студент зобов'язаний до даного заняття надати звіт, у котрому необхідно:

- викласти мету роботи і сутність процесу кристалізації;

- дати стислий опис виконаної роботи;

- замалювати стадії кристалізації кожної солі, відобразивши зародження центрів кристалізації, ріст кристалів із цих центрів і кінець кристалізації;

- зробити висновки про вплив швидкості охолодження та модифікування на структуру й властивості металів і сплавів.

Питання для самоперевірки

1. Що таке кристалізація?

2. Які стадії має процес кристалізації?

3. Що таке ступінь переохолодження і як він впливає на швидкість зародження центрів кристалізації та ріст кристалів?

4. Чим відрізняється зерно від кристалу?

5. Що таке дендрит і як він утворюється?

6. У чому сутність модифікування?

7. Що таке ліквація, які вона має вади та як утворюється?

8. Як можна керувати процесом кристалізації виливків?

Література: (1), стор. 6-9; (2), стор. 5-6; (3), стор. 68- 71.

Лабораторна робота № 2 _____________________________________________

 

ВИПРОБУВАННЯ МЕТАЛІВ НА ТВЕРДІСТЬ

 

Мета роботи - засвоїти методику визначення твердості металів і сплавів, вивчити будову приладів, одержати навички проведення випробування на твердість способами Бpінелля, Роквелла та Віккерса.

 

Обладнання, інструменти, матеріали

 

1. Прес Бpінелля.

2. Твердомір Роквелла

3. Наконечники зі сталевими кульками.

4. Наконечник із діамантовим конусом.

5. Мікроскоп із градуйованою шкалою.

6. Зразки відпаленої та загартованої сталі, чавуну, кольорових металів.

7. Напилки, шліфувальний круг.

8. Таблиця значень твердості і переводу одиниць шкали HRC приладу, в одиниці HRCе.

Оформлення звіту до лабоpатоpної роботи

 

У звіті необхідно:

- дати визначення твердості металу;

- зазначити методи визначення твердості;

- викласти сутність методів визначення твердості за Бpінеллем, Роквеллом і Віккерсом та вказати галузь їх використання.

Подати таблиці та графіки за результатами проведених випробувань.

 

2.4 Запитання для самоперевірки

 

1. Назвіть механічні властивості металів і сплавів.

2. Які механічні властивості характеризують міцність, пластичність, опір ударним навантаженням та стомлюючу витривалість?

3. Що таке твердість металів?

4. Якими способами визначається твердість металів?

5. Як і в яких випадках визначається твердість за Бpінеллем?

6. Як та в яких випадках визначається твердість за Роквеллом?

7. Як визначається твердість за Віккеpсом?

Література [1, c.81-87; 2, c.76-97; 3, c.5-42].

Лабораторна робота № 3 _____________________________________________

 

Мікростуктура сталей

Мета роботи: ознайомитися зі структурами вуглецевих сталей у зрівноваженому стані; набути навичок роботи з металографічним мікроскопом; навчитися визначати кількість вуглецю у відпаленій доевтектоїдній сталі за мікроструктурою.

Обладнання, інструменти, матеріали

Металографічний мікроскоп, ексикатор із комплектами мікрошліфів, плакати з мікроструктурами сталей, циркуль і трафаретні лінійки.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).

2. Замалювати структури, що вивчаються, в зошит, указати склад сталі та відмітити всі структурні складові.

3. Визначити за мікробудовою вміст вуглецю в запропонованому зразку доевтектоїдної сталі.

4. Накреслити діаграму «залізо-вуглець» та нанести на неї структурні складові.

5. Зробити висновки за виконаною роботою.

3.4 Запитання для самоперевірки

1. Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.

2. Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.

3. Подайте класифікацію залізовуглецевих сплавів за вмістом вуглецю.

4. Яку структуру мають залізо, доевтектоїдна, евтектоїдна та заевтектоїдна сталі?

5. Методика визначення вуглецю у відпаленій доевтектоїдній сталі.

6. У яких умовах утворюється зернистий та пластинчастий перліт?

7. Як впливає на властивості сталі будова перліту?

Література: [1, с. 118; 3, с. 260].

 

Лабораторна робота № 4 _____________________________________________

 

Порядок виконання роботи

1. Використовуючи діаграму «залізо-вуглець» (див. рис. 3.1), ознайомитись із класифікацією та структурою чавунів.

2. Вивчити структуру чавунів під мікроскопом.

3. Замалювати структуру чавунів у зошиті.

4. Зробити висновки за виконаною роботою.

4.4 Запитання для самоперевірки

1. Дайте визначення чавуну.

2. Назвіть види чавунів.

3. Білі чавуни, їх різновиди, структура та властивості.

4. Назвіть умови одержання білого чавуну.

5. Схарактеризуйте сірий чавун. Яка його структура?

6. Яка структура і властивості ковкого чавуну?

7. Схарактеризуйте високоміцні чавуни.

8. Як одержати виливки з ковкого чавуну?

9. Умови утворення виливків із високоміцного чавуну.

10. Дайте характеристику половинчастому чавуну, назвіть його негативні властивості.

Література: [1. с. 144; 3, с. 265].

 

Лабораторна робота № 5 _____________________________________________

 

Металів і сплавів

Мета роботи: ознайомитись з основними сплавами на основі алюмінію, міді й олова; вивчити мікроструктуру найбільш розповсюджених сплавів у різних станах.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити за діаграмою стану можливий фазовий склад алюмінієвих і мідних сплавів.

2. Розглянути класифікацію, хімічний склад, структуру, властивості, маркування й використання сплавів на основі алюмінію та міді.

3. Обміркувати структурні особливості антифрикційних сплавів.

4. Вивчити під мікроскопом структури ливарних та деформованих сплавів алюмінію, міді й бабітів.

5. Уважно розглянути під мікроскопом особливості структури алюмінієвого сплаву, загартованого з перепалюванням.

6. Замалювати розглянуті під мікроскопом структури в зошиті, відмітити характерні особливості надписами з лініями-виносками.

7. Зробити висновки за виконаною роботою.

 

Таблиця 5.1 - Мікроструктура кольорових металів і сплавів

№ з/п	Позначення	Характеристика матеріалів	Особливості мікроструктури	Мікроструктура
	М1 (відп.)	Мідь марки М1 у відпаленому стані	Рівновісне зерно переважно з прямолінійними межами
	М1 (деф.)	Мідь марки М1 деформована з наклепом	Зерна видовжені у напрямку дії деформації
	Л80	Однофазна α-латунь (80% Cu + 20% Zn), відпалена	Рівновісне зерно, в окремих зернах помітно штрихи - смуги зсуву від деформації перед відпалюванням
	ЛС59-1	Двофазна α + β -латунь (59% Cu + 1% Pb + 40% Zn)	Світлі зерна - α-фаза, темні - β-фаза
	БрОЗЦ12С5	Олов’яниста бронза (3% Sn + 5% Pb + 12% Zn)	На сірому фоні α-фази, помітні темні зерна β-фази та довгасті зерна евтектоїда
	АЛ2	Алюмінієвий ливарний сплав (силумін) (Al + 9 - 12% Si)	На фоні α-фази помітні видовжені кристали кремнію (α + Si евтектика)
	АК6	Алюмінієвий деформівний кувальний сплав системи Al-Cu-Mg-Si, сильний перепал	Межі зерен потовщені (окиснені), на стику 3-4 зерен помітно краплеподібні оплавлення
	Б83	Антифрикційний олов’янистий сплав (бабіт) (Sn +11% Sb + 6% Cu)	На темному фоні твердого розчину α-фази, помітні кубічні кристали Sn, Sb та голчасті кристали Cu3Sn

5.4 Запитання для самоперевірки

1. Наведіть класифікацію алюмінієвих сплавів.

2. Як розрізняють за кількістю фаз термічно зміцнені алюмінієві сплави?

3. Як визначається присутність перепалу в сплавах?

4. Яку структуру мають силуміни після лиття?

5. Схарактеризуйте латуні та бронзи.

6. Опишіть структури латуней та олов'яних бронз.

7. Які особливості алюмінієвих та берилієвих бронз?

8. Опишіть структури антифрикційних сплавів.

9. Навіщо в бабіти додають мідь?

Література: [1, с. 384; 3, с. 342; 4, с. 232].

Лабораторна робота № 6 _____________________________________________

Порядок виконання роботи

1. Бригада студентів одержує комплект зразків заданої марки сталі для визначення режиму термічної обробки. Температура нагрівання під гартування доевтектоїдної сталі t_г. = Ас₃ + 30...50°С, а для заевтектоїдної — t_г.= = Ас₁ + 30...50°С. Критична точка Ас₁ = 727°С, а Ас₃ знаходиться за діаграмою «залізо-вуглець», або за рівнянням

Ас₃ = 911 - 230 × С,

де С - кількість вуглецю в сталі, %.

Час нагрівання круглого зразка повинен складати 1–2 хв на 1 мм його діаметра; для квадратного зразка та пластини час треба збільшити відповідно в 1,5 та 2 рази.

2. Виконати відпалювання, нормалізацію й загартовування зразків. Охолодження при загартуванні виконати в холодній воді та в мінеральному мастилі, при нормалізації — на спокійному повітрі на керамічній плитці, а при відпалюванні — разом із піччю.

3. Після охолодження зразки зачистити шліфувальним папером та визначити їх твердість.

4. Результати досліджень занести до табл. 6.1.

5. Побудувати залежність твердості сталі від швидкості охолодження за термообробкою.

6. Зробити висновки за виконаною роботою.

Таблиця 6.1 - Результати термообробки сталі

Вид термообробки	Мар­ка сталі	Уміст вугле­цю, %	Кри­тична точка	t, °С, нагрі­вання	Час, хв, нагрі­вання	Швид­кість охоло-дження, °С/с	НВ, МПа	Перед­бачена струк­тура
Ас1	Ас3
Відпалювання							0,05
Нормалізація							2,00
Загартування в мастилі
Загартування у воді

6.4 Запитання для самоперевірки

1. Сутність та призначення термообробки.

2. Види термічної обробки сталі.

3. Відпалювання, його призначення, види та режими.

4. Нормалізація сталі, її призначення та режими.

5. Сутність, призначення та види гартування.

6. Як визначають температуру нагрівання під гартування?

7. Критичні швидкості охолодження при гартуванні.

8. Схарактеризуйте структури в сталі після гартування.

9. Відпускання сталі та мета його проведення.

Література: [1, с. 156; 2, с. 80; 3, с. 264].

Лабораторна робота № 7 _____________________________________________

Порядок виконання роботи

1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 7.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.

2. Охолоджені після загартування зразки зачистити шліфувальним папером і визначити їх твердість за твердоміром Роквелла.

3. Результати дослідів занести у табл. 7.1.

Таблиця 7.1 - Результати гартування доевтектоїдної сталі у воді

Номер зразка	Температура нагрівання, °С	Товщина (діаметр), мм	Час нагрівання, хв	HRC, МПа	Передбачена структура

4. За даними табл. 5.1 побудувати залежність твердості загартованої сталі від температури нагрівання під гартування та за перегином кривої визначити температури критичних точок Ас₁ і Ас₃.

5. Зробити висновки за виконаною роботою.

7.5 Запитання для самоперевірки

1. Яку роль виконують критичні точки на практиці?

2. Яким лініям та процесам відповідають точки Ас₁, Ас₃, Ас_т?

3. Для чого необхідно визначити критичні точки?

4. Якими методами визначають критичні точки?

5. Сутність методу пробних гартувань.

6. Який вид мають криві «твердість-температура загартування»?

7. Як визначають критичні точки розрахунковим методом?

Література: [3, с. 271].

Лабораторна робота № 8 _____________________________________________

Порядок виконання роботи

1. Вивчити за плакатами й літературою мікроструктуру сталей із різним умістом вуглецю після повного та неповного відпалювання, після відпалювання з перегріванням, сфероїдоутворюючого відпалювання, повного і неповного загартування, після середнього й високого відпускання.

2. Розглянути мікрошліфи, перераховані у п.1, сталей під мікроскопом.

3. Замалювати вивчені структури сталі в зошит, указати для кожної структури марку сталі, вид термообробки і її режим.

4. Зробити висновки за виконаною роботою.

8.4 Запитання для самоперевірки

1. Опишіть умови для одержання зрівноваженої структури сталі.

2. Схарактеризуйте режими відпалювання вуглецевих сталей.

3. Які структури утворюються у відпаленій сталі?

4. Який процес називається перегріванням сталі та як йому запобігти?

5. Як одержати сталь із зернистим цементитом?

6. Опишіть структуру сталі після повного й неповного загартування.

7. Укажіть режими загартування вуглецевих сталей.

8. Які структури утворюються при відпусканні сталі?

9. У чому відмінність сорбіту відпускання від сорбіту гартування?

10. З якою метою перед гартуванням вуглецевих інструментальних сталей виконують неповне відпалювання?

Література: [3, с. 276; 4, с. 140].

 

Лабораторна робота № 9____________________________________________

 

Стислі теоретичні положення

 

У ливарному цеху фасонні деталі складної і простої конфігурації одержують методом заливання рідкого металу в ливарну форму. Ливарна форма - порожнина, що відповідає конфігурації та розмірам виготовленої деталі. Деталі (або заготовки), одержані таким способом, називають виливками. Після затвердіння металу виливок вибивають із форми, обрубують ливникову систему, очищають від пригару формувальної суміші і піддають механічній обробці для надання їй точних розмірів. Тому в процесі виготовлення ливарної форми розміри її порожнини повинні бути збільшені з урахуванням припусків та усадки, що заливається металу.

Стінки ливарної форми можуть бути виготовлені з різноманітних матеріалів: піщаної суміші, гіпсу, алебастру, цементу, сплавів металів. Термін служби ливарної форми визначається матеріалом, що використовується для її виготовлення.

Разові ливарні форми виготовляють із піщано-глиняної формувальної суміші. Вони служать для одержання лише однієї деталі, тому що при витягуванні готового виливка форма руйнується.

Багатократні ливарні форми виготовляються із сплавів різноманітних металів, гіпсу, алебастру, шамоту, магнезиту, цементу й інших вогнетривких матеріалів. Ці форми можуть витримати велику кількість заливань. Металева форма називається кокілем. У кокілі можна одержати від декількох сотень до декількох десятків і сотень тисяч виливків. Кількість виливків в одному кокілі залежить від температури плавлення металу, що заливається, маси та конфігурації одержуваного виливка.

Для виготовлення разової ливарної форми ручним формуванням необхідно мати: піщану формувальну і стрижневу суміші; модельний комплект; парні опоки; формувальний інструмент.

1.Формувальна та стрижнева суміші служать для виготовлення стінок ливарної форми і стрижнів, що утворюють порожнини у виливках. Формувальна й стрижнева суміші повинні мати: високу вогнетривкість (тому що контактують із рідким металом); пластичність (щоб давати чіткий відбиток моделі і стрижневого ящика); газопроникність (щоб пропустити з форми гази, які виділяються з рідкого металу при охолодженні); податливість (спроможність не перешкоджати усадці затверділого металу, в якому можуть виникнути напруги й тріщини).

 

 

Рисунок 9.1. Послідовність виготовлення разової ливарної форми та заповнення її розплавленим металом

 

Для забезпечення перерахованих властивостей у якості наповнювача використовується зернистий кварцовий пісок і як в`яжучий матеріал (для надання пластичності та міцності суміші) - глина (до 8...12%). Для запобігання пригарові до металу виливка у формувальну й стрижневу суміші вводять у незначній кількості протипригарні добавки: графіт, кам'яне і деревне вугілля, кокс, циркон та ін. Добавки деревної тирси, торфу й інших органічних речовин підвищують податливість сумішей. При ручному формуванні використовують лицювальні і заповнюючі формувальні суміші. Лицювальні суміші вживаються для утворення робочої поверхні форми, що стикається з рідким металом (рис.9.1). У процесі формування нею покривають модель шаром товщиною 15...30 мм. Лицювальну суміш готують із свіжих піску і глини та вводять до 10% протипригарних добавок. Наповнююча суміш готують із відпрацьованої формувальної суміші з добавкою 5...10% свіжих піску й глини. Вона складає головну частину ливарної форми.

2. Модельний комплект служить для виготовлення ливарної форми. У його склад входять: модель майбутнього виливка; один або декілька стрижневих ящиків (якщо виливок має внутрішні порожнини чи отвори); моделі ливникової системи; підмодельна дошка. Для ручного формування модельний комплект виготовляють із деревини (клена, бука, сосни).

а) Модель служить для одержання в ливарній формі відбитка порожнини, що відповідає розмірам і зовнішній конфігурації виливка.

Моделі можуть бути нероз’ємні і рознімні. Якщо конфігурація виливка проста, що дозволяє видалити модель без руйнації ливарної форми, використовують нероз’ємну модель. Складні конфігурацією виливки формуються в двох половинах ливарної форми. У цьому випадку використовують рознімні моделі. Рознімання моделі полегшує її видалення з ливарної форми в процесі її формування. З цією ж метою стінки моделі, розташовані вертикально (тобто перпендикулярно до площини рознімання моделі), повинні мати формувальні ухили бічних поверхонь у межах 0,5...3⁰ у напрямку витягування півмоделі з форми. Отже, верхня і нижня півмоделі будуть мати формувальні ухили назустріч один одній. Оскільки ливарна форма повинна бути більша від розмірів готової деталі, то й розміри моделі роблять більшими з урахуванням припусків на механічну обробку виливка та усадки металу.

На рис. 9.1 (1, 3) наведено креслення відповідно: готової деталі і рознімної моделі для одержання виливка. Половинки моделі кріпляться й центруються один до одного шипами. На відміну від деталі модель не має отвору, але в місцях виходу отвору назовні модель забезпечується виступаючими частинами 4, які називаються стрижневими знаками. Стрижневі знаки моделі дають у ливарній формі відбитки, які є опорами для встановлюваного у форму стрижня. Поверхні рознімання моделі і форми показують відрізком суцільної лінії, над яким пишуть букви МФ, а положення виливка в ливарній формі позначається буквами В (нагору) й Н (низ), які позначаються стрілками, що показують напрямок рознімання форми.

Після виготовлення, опорядження і перевірки розмірів моделі фарбують вологонепроникною фарбою у визначені кольори: червоний...для чавунних виливків; синій...для виливків із сталі; жовтий...для виливків із сплавів кольорових металів. При цьому стрижневі знаки фарбують у чорний колір.

б). Стрижневий ящик (рис.9.1, 2) служить для виготовлення в ньому піщано-глиняного стрижня, який має вентиляційні канали для полегшення виходу газів і металеву дротову арматуру для надання йому більшої міцності. Стрижень установлюють на стрижневі знаки в готову ливарну форму (переріз, якої показаний на рис.1, в). Стрижневий ящик також рознімний, половинки якого центруються за допомогою шипів.

в). Ливникова система – це система каналів, по яких рідкий метал потрапляє в порожнину ливарної форми.

Після вибивки форми ливникову систему відокремлюють від виливка і направляють у переплав. До складу ливникової системи входить ряд елементів (рис.2): ливникова чаша 1 служить для приймання рідкого металу з ковша, запобігання розбризкування, ослаблення динамічного напору струменя і часткового віддалення шлаку від металу; стояк 2 – вертикальний конусний канал, що з'єднує чашу зі шлаковловлювачем; шлаковловлювач 3 – горизонтальний, канал трапецієподібного перерізу у верхній півформі, який не пропускає шлак у порожнину ливарної форми; живильники 4 – горизонтальні канали в нижній півформі, які живлять безпосередньо рідким металом порожнину форми 16 (рис.6.1, д). На цьому ж малюнку елементи ливникової системи позначені таким чином: 16 – живильник, 15 – шлаковловлювач, 12 – стояк, 8 – ливникова чаша і 17 – випори – вертикальні канали, які розташовуються у верхніх точках виливка для видалення повітря з форми при її заливанні та для контролю заповнення форми металом.

 

 

Рисунок 9.2 – Конструкція ливникової системи та готовий виливок:

а – елементи ливникової системи; б – виливок із ливниковою системою

 

Неправильна конструкція і розміри ливникової системи призводять до утворення у виливку шлакових, земляних та газових раковин, недоливів, жолоблення виливка тощо. Щоб не було засмоктування повітря і шлаку у форму, необхідно ливникову систему заповнювати рідким металом протягом усього часу заливання форми, а для цього між елементами ливникової системи повинно витримуватись таке співвідношення:

,

де - сумарний перетин усіх живильників; F_шл - перетин шлаковловлювача; F_ст - перетин стояка.

г). Підмодельна плита служить для встановлення половини моделі площиною рознімання вниз і опок у процесі формування.

3. Опоками називаються металеві (рідше дерев'яні) рамки, у яких виготовляють піщано-глиняну ливарну форму. Опока повинна бути легкою, тривкою, добре втримувати ущільнену формувальну суміш. При формуванні по рознімній моделі використовують парні опоки 7, що центруються за допомогою вушок 11 із штирями, що забезпечує повний збіг контурів виливка верхньої і нижньої напівформ (рис.1, в).

4. Формувальний інструмент, застосовуваний при ручному формуванні, можна розділити на формуючий та оздоблювальний. Формувальну суміш в опоці засипають совковими лопатами. Ущільнення формувальної суміші в опоках здійснюють ручними (іноді пневматичними) трамбівками. Наколювання вентиляційних каналів роблять сталевими голками (душниками), для видалення півмоделей із форми застосовують підіймачі. Виправляють готову форму оздоблювальним інструментом: гладильнями, ложками, ланцетами.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з правилами техніки безпеки при заливанні форм і очищенні виливків від формувальної суміші.

2. Приготувати формувальну суміш.

3. За допомогою стрижневого ящика виготовити циліндричний стрижень та підсушити його в сушильній шафі при температурі 110⁰ C протягом 15 хвилин.

4. Виготовити ливарну форму фасонної втулки за такою технологією: встановити нижню опоку на підмодельну плиту, вкласти на плиту вниз площиною рознімання нижню половину моделі, припудрити модель припилом, наповнити опоку формувальною сумішшю й ущільнити суміш, видалити надлишок суміші у рівень з опокою за допомогою лінійки, наколоти шилом отвори для поліпшення газопроникності, перевернути нижню опоку з моделлю на 180⁰ С, затрусивши припилом поверхню рознімання форми, вкласти верхню половину моделі на нижню, обдати її припилом, установити і закріпити верхню опоку, встановити моделі ливникової системи (стояк, живильник і випори), заповнити верхню опоку формувальною сумішшю, ущільнити суміш та видалити лінійкою її надлишки до рівня з опокою, зняти верхню половину форми й, повернувши її на 90⁰ С, обережно вкласти на стіл, витягти з форми моделі ливникової системи, вирізати ливникову чашу, вкласти форму моделлю до верху, прорізати канали ливникової системи, витягти з обох половин форми частини моделі, підправити порушені місця форми, видалити залишки землі стиснутим повітрям, покрити внутрішню порожнину форми припилом, укласти в знаки нижньої половини форми стрижень, установити і закріпити верхню половину форми на нижній.

5. Підготувати в ковші розплавлений сплав та залити ним ливарну форму.

6. Остудити виливок і витягти його з формувальної суміші. Ножівкою відрізати частини ливникової системи.

 

Питання для самоперевірки

 

1. Що входить до складу оснастки для виготовлення виливків способом формування в опоках?

2. Що представляє собою формувальна опока?

3. Що таке модель?

4. Чим модель відрізняється від литої деталі?

5. Що таке стрижень і яке його призначення?

6. Яким чином виготовляють стрижні?

7. Зазначити призначення формувального інструмента.

8. Зазначити склад і призначення частин ливникової системи.

9. У якій послідовності здійснювати процес формування в опоках?

10. Зазначити порядок заливання форм та звільнення виливка від формувальної суміші і ливників.

11. Яких правил техніки безпеки потрібно додержуватися при заливанні форм розплавленим металом?

 

[1, стор.102...125; 2, стор.53...90; 3, стор.181...205].

Лабораторна робота № 10 _____________________________________________

 

Порядок виконання роботи

 

Підготувати до зварювання робоче місце, обладнання, прилади, захисні засоби, одяг, рукавиці.

Попередньо ознайомитись з роботою на основі теоретичних положень, розрахувати параметри зварювання.

Ознайомитися з правилами техніки безпеки під час ведення зварювальних робіт.

Показ викладачем або майстром навчання прийомів зварювання в нижньому положенні спочатку з використанням інструмента без струму і застосування щітка, а потім - виконання цієї самої операції з подачею струму і витком.

Виконати зварювання з'єднання і наплавлення валика.

Контроль за протіканням зварювального процесу вести за допомогою приладів.

Оформлення звіту

У звіті необхідно:

1. Вказати мету роботи;

2. Назвати види електродів іпризначення покриттівна них;

3. Вказати, як визначаються параметри дугового зварювання;

4. Навести оснівнісхеми руху кінця електрода під час виконання зварних швів;

5. Назвати основні види зварних з'єднань;

6. Обговорити одержані результати і зробити висновки.

Лабораторна робота № 11_____________________________________________

 

Прилади і обладнання

Перетворювач постійного зварювального струму ПСО-300; зварювальний трансформатор ТДМ-ЗІ7; баластний реостат РБ-ЗОІ; амперметри;

вольтметри; макети зварювального обладнання.

Порядок виконання роботи

 

Підготувати до роботи макети обладнання. Ознайомитися а технікою безпеки та діючим обладнанням, перетворювачем ВДУ-500 та зварювальним трансформатором ТДМ-ЗІ7М.

Зібрати електричну схему для дослідження вольтамперної характеристики джерела струму за схемою./рис.3.6/. Установити за вказівкою викладача розмір зварювального струму на джерелі. Послідовно змінювати зовнішній опір баластного реостата РБЗОІ з одночасним фіксуванням струму в колі за амперметром і напруги за вольтметром. Дані вимірювань записати до табл.11.І.

Таблиця 11.1

№п/п	І (задано),А	Rб, Ом	І, А	U, В	Примітки

 

Рисунок 11.5 –Принципова електрична схема установки для зняття вольт-амперних характеристик джерел зварювального струму

Оформлення звіту

У звіті за даною роботою необхідно:

1. вказати мету роботи;

2. описати основні типи вольт-амперних характеристик зварювальних джерел живлення та області їх використання;

3. накреслити схему установки;

4. скласти таблицю експериментальних даних для побудови вольт-амперної характеристики джерела;