Задачи предмета «Конструкционные материалы и их обработка»

Задачи предмета «Конструкционные материалы и их обработка»

Углеродистые инструментальные стали. Их назначение, свойства, маркировка по ГОСТу.

Инструментальная углеродистая сталь — сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Инструментальные стали делятся на четыре категории

Пониженной прокаливаемости (преимущественно углеродистые)

Повышенной прокаливаемости (легированные). Штамповые стали. Быстрорежущие

39.Специальные виды литья: литье в кокиль, литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочковые формы, точное литье по выплавляемым моделям.Литье в кокиль. Кокиль - это металлическая форма многоразличного использования. Внутренняя поверхность кокиля формируют конфигурацию отливки. По конструкции кокиль бывают разъемными и створчатыми. Перед заливкой внутреннею поверхность кокиля красят огнеупорной краской, чтобы защитить от контакта с горячим металлом. Перед заливкой кокиль нагревают. Особенности и преимущества кокильного литья 1.т.к. скорость охлаждения отливки в кокиле выше, чем в песчаной формы, то отливка получаются плотными без пористости и усадочной раковин и механические свойства выше. 2.выше точность размеров и частота поверхности. 3.большая производительность. Литье под давлением. Литейная форма представляет собой сложную, разъемную металлическую форму называемую пресс-формой. Работу ведут на специальных литьевых машинах с вертикальной или горизонтальной камерой запрессовкой. Особенности и преимущества: 1.высокая точность и чистая поверхность отливок. 2.минимальный припуск механическую обработку. 3.возможность использовать сплавы пониженной жидкотягучестью. 4 возможность получение тонкостенного литья 5.большая производительность. Недостаток: возможное пористость отливок из-за быстрого заполнения формы.

Литье в оболочковой формы. Литейная форма представляет собой тонкостенную, разъемную оболочку, изготовленную из песчаное-смоленных смесей по горячей металлической моделей. Особенности: 1.формовочная смесь состоит из мелкозернистого песка, что способствует получению гладкой поверхности. 2.писчанно смоленная смесь обладает хорошей податливости и дает четкий отпечаток моделей, а это способствует получению точных изделий. 3.высокая производительность

Литье под выплавляемым моделям. Литейная форма представляет собой не разъемную, тонкостенную керамическую оболочку изготовленную из мелкозернистых формовочных материалов по выплавляемым разовым моделям. Особенности: 1.разовая модель не имеет разъемов и знаков и строго соответствует конфигурации отливки. 2.формовочная смесь (суспензия) хорошо смачивает модель – это обеспечивает получение гладкой поверхности и точных размеров. 3. Заливка металла в горячей формы позволяет получать тонкостенную отливки сложной конфигурации. Недостаток: 1.длительность и сложность получение форма. Форма служит один раз.

 

Легированые стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Назначение легированных сталей, и их классификация, маркировка и применение.

Легированные стали – это стали, в которые специально добавляют химические элементы для улучшение свойств. Легирование стали варят на базе углеродистых сталей. Классификация легированных сталей: 1.по процентному, 1.1 низколегированная (С< 2,5%). 1.2 средне- легирование (С=2,5% - 10 %). 1.3 высоколегированная (С> 10%) 2.по качеству 2.1 качественные, 2.2 высококачественные 3.по назначению 3.1 конструкционные 3.2 инструментальные 3.3 с особыми свойствами.

Легирование стали со свойствами: 1.Стали с особыми свойствами. 1.1 магнита мягкие –обладают хорошей магнитной проницаемости, и применяется, например, сердечников трансформации. 1.2 Магнитотвердые обладают мало проницаемостью, из них делают постоянные магниты. 2.Стали с особыми тепловыми свойствами. Это стали, при котором не изменяют своих размеров при нагреве. 3Стали с особыми упругими свойствами(пружинно-ресорные стали)4.Износостойкие стали. 4.1 высоко марганцовые (Г13). 4.2 шарикоподшипниковые стали(ШХ 12 (хром 0,12%) 5. С особыми физико-химическими свойствами. 5.1 нержавеющие стали – это стали, которые не подвергаются коррозии в агрессивных средах. 5.2 жарко-прочные и жарко-стойкие стали – это стали, которые выдерживают высокую температуру (жарко стойкие), и сохраняют работоспособность (жаростойкие). 5.3. окально стойкие – не образуют окалину при нагреве.

Дефекты литья. Методы контроля качества литых изделий.

Дефекты литья: 1.газовая раковинные – это пустоты, расположены на поверхности или внутри поверхности. Причина: плохая газопроницаемость формы. 2.Усадочные раковины. 3.Песчанные раковины – это полости, заполненные формовочной смесью. 4. Недолив. 5.перекос. 6.каробление и трещины. Причина: неравномерное охлаждение.

 

 

Физические, механические и технологические свойства металлов.

1.Физическая свойства: удельный вес, металлический блеск, цвет, тепло и электропроводность.

2.Механические свойства: 2.1. твердость – это способность металлов или сплавов противостоять внедрению его в другого более твердого металла.

2.2 прочность – это способность металлов или сплавов выдерживать нагрузку без разрушений.

2.3. ударная вязкость – это способность металла или сплава удерживать нагрузку без разрушений.

2.4. пластичность – это способность металлов или сплавов деформироваться под нагрузки и сохранять эту форму после снятия нагрузки.

2.5. упругость - это способность металла или сплава деформироваться под нагрузку, но восстанавливать форму после снятие нагрузки.

3. технологические свойства показывают, как можно из металла получить готовую деталь.

Прокатка. Сущность процесса, виды прокатки. Сортамент проката по ГОСТу.

Прокаткой называется процесс горячего деформирование металла между вращающими волками прокатного стана. Виды прокатки: 1. Продольная прокатка. При продольной прокатки, волки имеют цилиндрическую форму, вращаются в разные стороны, оси волков и заготовки перпендикулярны друг с другом. Более 90% всей продукции прокатного производства получают продольной прокаткой.

2.поперечная прокатка. При этой прокатки волки имеют цилиндрическую форму, вращаются в одну сторону, оси волков и заготовки параллельны друг с другом. Заготовка должна иметь только круглую форму.

3.Винтовая прокатка. При винтовой прокатки волки имеют бочкообразную форму, вращаются в одну сторону, оси волков расположены под углом друг другу. Благодаря такому расположению заготовка приобретает винтовое движение, нанизываются на оправу и получаются бесшовные трубы.

Сортамент проката по ГОСТУ. Все прокатные изделия, их размеры, допуски на размеры, масса и марки называют сортами.

1.сортовой прокат.

1.1. профили массового потребление: круг, квадрат, шестигранник, полоса, проволока.

1.2. фасонные профили.

1.3. профили специального назначение (рельсы)

2. листовой прокат. 2.1. тонкостенные(до 4 мм толщина)

2.2. толстостенные (больше 4 мм. Толщина) для горячей штамповки.

3. трубы – бесшовные для передачи жидкости и газа под давлением и как заготовки для подшипников колец.

4. специальные виды проката. Это заготовки имеющие формы готовых изделий и периодичный прокат.

 

Волочение. Сущность процесса. Оборудование, применяемое, при волочении. Сортамент продукции по ГОСТу.

Волочение. Процесс состоит в протягивание обрабатываемого материала через постепенно сужающих отверстий волоки (волоченное матрица). Волочение идет без нагрева. Исходный материал – прокат. Инструментом для волочения служит волоченное матрица – волооко. Технология волочения 1.очистка поверхности заготовок окатыши, грязи. 2. Заостренное концов прутков для заправки в матрицу. 3. Заправка прутка в матрицу и крепление в тянучем устройстве.

Исходные продукты при производства чугуна. Устройство доменной печи. Основные технико-экономические показатели доменной печи.

Устройство доменной печи: 1. Калашник – узел загрузки. Верхние части калашника расположены калашниковые трубы.2.шахта. 3.заплечики. 4. распар. По диаметру распара расположены фурмы – это устройство для вдувание в доменную кислорода. 5. Горн. В верхней части горна расположена шлаковая летка. В нижний части горна расположена чугунная мука. 2.Исходный материал.

А) железная руда, Б) топливо (касс), В) флюсы (Ca CO3-известняк), Г) агломерат, Д).окатыши. А,Б,В,Г,Д – шихта.

Требование к топливу: 1. Высокая калорийность, 2. Пористость, 3.минимальная содержание фосфора и серы. Флюсы предназначены для сплавления пустой породы и и залы топливо в шлак. Агломерат – это спеченные кусочки руды и топлива.

Сущность сварки давлением и плавлением. Требование к качеству шва. Виды сварных швов.

Сварка – это процесс соединение металлических и не металлических материалов, при котором устанавливаются межатомные и межмолекулярные связи по соединяемым поверхностям. Для этого нужно сблизить на параметр кристаллической решетки.

Сварка плавлением. Состоит из 2-х металлов. 1.Расплавление кромок металла и присадочного прутка. 2.Задвердевшие этого объемного металла. Расплавленный металл кромок и присадочных пруток образуют общий объем называемой ванной. К сваркам плавления относятся: электродуговая сварка, газовая и лазерная сварка. Сварка давлением. 1.нагрев свариваемых деталей (не до плавления!) 2.соединение деталей до физического контакта под давлением. Примеры: Электра контактная, ультразвуковая сварка трением, сварка взрывом. Шов – это литой сплав, состоящий из основного металла и присадочного прудка.

Способы производства стали.

Сталь – это сплав железа с углеродом, где углерода содержится до 2,14 %. Суть выплавки стали заключается в окислении (выгорании) примеси чугуна. Способы: 1.Конверторный 2.Мартеновский 3. В электропечах

Конверторный способ. Операция кислородного конвертора: 1Завалка металлического лома 2.Заливка чугуна 3. Завалка сыпучих (флюс) 4. Продувка технически чистым кислородом через вода охлаждающую фурму вставляемая в фурму. 5. Отбор пробы 6. Выпуск металла 7. Слив шлака. Преимущество: 1. Возможность использование металлического лама; 2.высокая производительность. Недостаток: 1.резко увеличивается стоимость строительства. 2.потери на угар металла. Мартеновский способ. Состав шихты: 1.металлический лом. 2.белый чугун. 3.ферросплавы. 4.флюсы (CaC ) 5.легирующие добавки. Выплавка стали в электропечах. Через заволоченную окно заваливают шихту. Через электроды расположены в крышке падают электрический ток. Между электродами и ванной возникает электрическая дуга с температурой 320 Состав шихты – это металлический лом, белый чугун, ферросплавы, электродный бой, легирующие добавки.

Электрошлаковая сварка.

Применяется для сварки деталей большого размера. Зазор между деталями автоматически подается флюс специального состава и подается ток. Электрод совершает возвратно-поступательные движения. Флюс плавятся и получается шлак. Преимущество: металл плавятся и застывает без контакта с кислородом, поэтому получается высокая качество шва.

 

 

Литейные свойства сплавов.

Жидко тягучесть - это способность металла или сплава хорошо заполнять форму и давать четки отпечаток граней.

Жидкотекучесть зависит от: 1. Свойства самого сплава, 2.от температуры нагрева, чем выше температура, тем жидкость выше. 3.от теплопроводности формы. Усадка – это способность сплавов уменьшать свои размеры при остывании. Чтобы убрать усадочную раковину из отливки, делают в форме дополнительный объем для жидкого металла и это называется прибыль. Склонность сплавов поглощать газы. Это приводит к образовании в отливках газовых пористости и раковин. Чтобы предупредить этот дефект, форма должна иметь хорошую газопроницаемость и ещё делают выпор. Склонность к ликвидации. После литья делают отжиг.

Модельный комплект.

Модель – это приспособление для получения в песчаной форме отпечатка соответствующего наружной конфигурации отливки и знаков стержней. При изготовлении модели необходимо учесть:1.предусмотреть усадку.

2.предусмотреть дальнейшую механическую обработку. 3.литейные уклоны и радиусы. 4.предусмотреть плоскость разъема. 5.предусмотреть плоскость разъема. 5.предусмотреть «знаки» Модель ледниковой системы служат для образования формой копалов, по котором металл из ковша поступает в плоскость формы. Модель выпора образуют в форме копалов, по которому полость формы сообщается с атмосферой.

Изготовление листовых форм.

1.Формовочные материалы. По исходным компонентов их делают на основе песка, глины и дополнительные связующиедобавки. Связующие: вода. Вспомогательные: графит, фришующая пыль.

Свойства формовочных смесей: 1.прочность – способность смесей не разрушаться под давлением горячего металла.2.пластичность(податливость)- способность смесей давать четкий отпечаток моделей. 3.гахопроницаемоссть – это способность смеси пропускать газы через толщину формы. 4.противопригарность – это способность смеси не оплавляться, под действием горячего металла и не вступать с ним в химическую взаимодействие. 5.выбиваемость – это способность смесей легко разрушаться при извлечении отливки. 6.долговечность – это способность смесей сохранять свои свойства после многократного использования. Приготовление смесей. 1.просеивание и сумка песка 2.сумка и дробление глины. 3.дробление и магнитная обработка отработанной смеси. 4.все перемешивают в «бегунах».

Для того, чтобы получить в отливках отверстие или полость, нужно в форме приложить стержень из песчаной смеси. К стержневым смесям предъявляют более высокие требование.

Пайки металлов.

Пайкой называется процесс соединения металлических частей в твердом состоянии с помощью присадочного материала

Преимущества: 1. Экономичная, чем сварка.

2.неизменяет химический состав и механические свойства соединяемых деталей. 3.позволяет точно соблюдать размеры конструкции, т.к. меньше деформация. 4. Хорошо присоединяется разнородные металлы и сплавы. 5. Простота приемов.

Припой должен хорошо оттачивать основной металл, легко растекаться по поверхности, должен быть прочным, коррозионной стойким, не дорогим, не дефицитным.

По ГОСТу, по температуре плавления припой делят на 5 групп: 1. Особо легкоплавкие. 2.легкоплавкие. 3.среднеплавкие. 4. Высокоплавкие. 5. Тугоплавкие.

1 случай. Гайку особо легкоплавкими и легкоплавкие. Применяют для получения соединения не требующих высоких прочных. (ПОС 4- припой оловянный свинцовый. Число показывает процентное содержание олово, остальное свинец). Флюсы предназначены для предохранения поверхности от окисления, для улучшения смачиваемости и растекание припой. В качестве соединения применяется канифоль, соляную кислоту.

2 случай: пайку средне-, туго-, высокоплавкие припоями используют тогда, когда требуется высокая прочность соединения. В качестве припоя используют чистую медь или её сплавы с цинком, никелем и серебром. В качестве флюса используют хлористый цинк или борная кислота. В последнее время применяют само-присующие припой. К ним относятся медно-фосфористые припои.

Задачи предмета «Конструкционные материалы и их обработка»