Інструкцій по проведенню лабораторних та практичних робіт

ЗАТВЕРДЖУЮ

Заст. директора коледжу з НР

_____________Н.В. Уласевич

,, ___” _____________ 2014 р

 

ЗБІРНИК

ІНСТРУКЦІЙ ПО ПРОВЕДЕННЮ лабораторних та ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

з короткими теоретичними поясненнями по предмету

,,Технологія конструкційних матеріалів ”

 

для студентів денного відділення спеціальності 5.07010602”Обслуговування та ремонт автомобілів та двигунів”

 

Розроблено викладачем

______________О.Й. Кіндратишин

Обговорено і ухвалено на засіданні

предметної комісії,,ТО і АД та

загальнотехнічних дисциплін”

 

Протокол №____від "___"___­­____2014р

Голова комісії М.В.Ярмошенко

 

 

м. Дніпропетровськ

 

ЗМІСТ

1.	Вступ
2.	ЛР № 1. Випробування на ударну в’язкість.
3.	ПР № 1. ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ ПО БРІНЕЛЮ.
4.	ЛР № 2. ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ.
5.	ПР № 2. ВИБІР СТАЛІ І ГАРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТУ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН.
6.	ЛР № 3. ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ГЕОМЕТРІЇ ТОКАРНИХ РІЗЦІВ.
7.	ПР № 3. ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ГЕОМЕТРІЇ СПІРАЛЬНОГО СВЕРДЛА.
8.	ЛР № 4. ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ГЕОМЕТРІЇ ФРЕЗ
9.	МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБІТ
10.	ПР № 4. РОЗРАХУНКИ РЕЖИМІВ РІЗАННЯ ПРИ ТОКАРНІЙ ОБРОБЦІ.
11.	ЛР № 5. РОЗРАХУНКИ РЕЖИМІВ РІЗАННЯ ПРИ СВЕРДЛИЛЬНІЙ ОБРОБЦІ.
12.	ПР № 5. РОЗРАХУНКИ РЕЖИМІВ РІЗАННЯ ПРИ ФРЕЗЕРНІЙ ОБРОБЦІ.
13.	Додаток А
14.	ДОДАТОК Б
15.	Додаток В
16.	Додаток Г
17.	Додаток Д
18.	Додаток Е
19.	Додаток ж
20.	Додаток з

Вступ

«Технологія конструкційних матеріалів» — комплексна дисципліна про способи одержання, переробки і обробки конструкційних матеріалів (металевих і неметалевих), застосованих у всіх галузях промисловості.

Поняття «Технологія конструкційних матеріалів» включає поняття «металургія і отримання заготівок» та «обробка матеріалів різними засобами».

До першої частини відносяться виробничі процеси обробки добутих руд, процеси одержання металів, очистки металів від небажаних домішок (рафінування), виробництво металевих сплавів, порошкова металургія, термічна (теплова) обробка та хіміко-термічна обробка металів і сплавів, обробка металів тиском, литтям, зварювання і пайка металів, покриття металу шаром іншого металу й дифузійне впровадження в поверхневий шар металевих деталей різних металевих і неметалевих речовин.

До другої частини відносяться процеси, що забезпечують установлену кресленням точність розмірів і шорсткість поверхонь при одержанні готових деталей методами зняття з поверхонь заготовок шару стружки. Стружку знімають із заготовок різними лезвійними та абразивними інструментами. У перших є спеціально заточені ріжучі кромки (різці, свердли й ін.), у других - безліч твердих зерен з гострими гранями і кутами на поверхні і у товщі цих інструментів. Крім того, припуск із заготовок у ряді випадків знімають ерозійним впливом електричних розрядів, хіміко-механічним способом, плазмовим струменем.

Оброблювані поверхні можуть бути плоскими, циліндричними (у геометричних тіл обертання), конічними (із прямолінійною утворюючою), фасонними (із криволінійною утворюючою) або складної криволінійної форми (поверхні зубів зубчастих коліс, кулачків, різьблення).

Для одержання поверхні заданої форми заготовки і інструменти закріплюють на металообробних верстатах, робочі органі яких забезпечують їм переміщення з потрібною траєкторією із установленою швидкістю і силою.

Основна ціль предмета – познайомити студентів з різними видами конструкційних матеріалів. А також процесами їх одержання, властивостями і методами їх контролю. Навчити студентів правильно вибирати матеріали, ураховувати умови експлуатації, навантаження деталей машин. Для цього познайомити їх і навчити використовувати нормативну документацію, стандарти і методики.

У процесі вивчення предмета передбачене виконання лабораторних робіт, які допоможуть студентам краще засвоїти теоретичний матеріал і одержати практичні навички виконання, у своїй професійній діяльності, цілого ряду конструкторських і технологічних робіт при самостійній роботі з технічною документацією.

ПРАКТИЧНА РОБОТА №1

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

 

ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ ПО БРИНЕЛЮ

 

Мета роботи: Вивчити роботу твердомерів. Освоїти методику виконання випробувань на твердість і обробку результатів.

Завдання: Вивчити пристрій і роботу твердомеров типа ТШ Виконати, відповідно до варіанту, розрахунки твердості по методу Брінеля.

 

 

Хід роботи

 

1. Вивчити теоретичну частину інструкції.

2. Відповідно до варіанту (див. табл.1) виконати розрахунки твердості по методу Брінеля. Діаметри кульок наконечників прийняти по таблиці 2.

 

Таблиця 1. Вихідні дані для розрахунків.

Варі-ант
РБрін., кг					187,5	62,5					187,5	62,5
d, мм.	3,8	1,8	1,5	1,1	1,0	0,5	3,0	2,1	1,4	0,9	1,1	0,6	3,4	2,5	1,6
Варі-ант
РБрін., кг					187,5	62,5					187,5	62,5
d, мм.	3,55	2,2	1,8	0,8	1,2	0,7	4,0	2,0	1,9	0,7	0,9	0,4	4,8	2,4	2,0

 

 

Таблиця 2. Діаметри кульок наконечників для методу Брінеля.

РБрін., кг					187,5	62,5
D, мм.					2,5	2,5

 

 

3. Виконати переклад відповідності розрахованих величин в інші методи визначення твердості. Довідкові дані приведені в додатку В.

4. Скласти звіт про роботу, в якому привести:

· Формулювання терміну «Твердість»;

· Схеми випробувань і визначення твердості по Брінелю;

· Опис методик визначення твердості по Брінелю;

· Виконані розрахунки;

· Переклад розрахованих величин твердості в інші методи;

· Висновок.

 

 

Теоретична частина

 

 

Твердість — це властивість металу чинити опір проникненню в нього іншого твердішого тіла певної форми і розмірів, не одержуючи залишкової деформації.

Визначення твердості є найбільше широко розповсюдженим методом випробування металів, що дозволяють, у більшості випадків, без руйнування виробу і виготовлення спеціальних зразків, судити про якість виробу.

Устаткування для випробування на твердість прості, мають високу продуктивність, не вимагають від працівників високої кваліфікації і можуть використовуватися безпосередньо на робочому місці.

При випробуванні на твердість зазвичай визначається опір металів деформації при втискуванні наконечника. Ця характеристика тісно пов'язана з межею міцності, тому в деяких випадках виробляють випробування лише на твердість і по ній судять про межу міцності матеріалу (для пластичних металів).

На практиці контроль твердості здійснюється після термічної обробки для встановлення найвигоднішего режиму механічної обробки поковок і виробів.

Найширше застосовуються наступні способи виміру твердості: 1) втискуванням сталевої кульки (метод Брінеля); 2) втискуванням діамантового конусу (метод Роквелла); 3) втискуванням чотиригранної діамантової піраміди (метод Віккерса).

Вимір твердості втискуванням сталевої кульки

(метод Брінеля)

 

ГОСТ 9012—90 регламентує вимір твердості по методу Брінеля. Твердість визначають шляхом вдавлення сталевої загартованої кульки діаметром 10; 5 або 2,5 мм у випробувальну плоску поверхню під дією заданого навантаження протягом певного часу.

Рис.1. Схема випробування по Брінелю (а) і відлік за шкалою (б).

 

Діаметр кульки, навантаження і час витримки під навантаженням вибирають залежно від матеріалу і товщини випробовуваного виробу або зразка. У таблиці. 3 приведені встановлені ГОСТом норми випробувань по Брінелю.

Число твердості по Брінелю визначається як відношення тиску Р до сферичної поверхні відбитку і позначається буквами НВ (рис. 1, а):

НВ = кг/мм²

 

де D — діаметр кульки в мм;

d — діаметр відбитку в мм;

Р — навантаження на кульку в кГ.

 

Табліца3. Вибір діаметру кульки і навантаження залежно від твердості і товщини випробовуваного зразка (ГОСТ 9012 — 90)

Матеріал	Інтервал твердості у числах Брінеля	Мінімальна товщина випробовувального зразка, мм.	Співвідношення між навантаженням Рі діаметром кульки D	Діаметр кульки D, мм.	Навантаження Р, кг	Тривалість витримки під навантаженням, сек.
Чорні метали	>140	6—3 4—2 Менше 2	P = 30D^2	2,5	187,5
_	<140	Більше 6 6—3 Менше 3	P = 10D^2	2,5	62,5
Кольорові метали	>130	6—3 4—2 Менше 2	Р = 30D^2	2.5	187.5
_	35 – 130	9—3 6—3 Менше 3	P = 10D^2	2,5	62,5
Кольорові метали	8 – 35	Більше 6 4—3 Менше 3	P = 2,5D^2	2.5	62,5 15.6

 

Чим твердіше метал, тим менше діаметр відбитку і тим вище число твердості по Брінелю. Діаметр відбитку вимірюється за допомогою спеціальної лупи, що має шкалу з ціною ділення 0,1 мм (рис. 1, а).

Щоб уникнути складних обчислень числа твердості для кожного відбитку на практиці користуються готовими таблицями.

Найбільш поширеними стандартними умовами при випробуванні твердості є: навантаження 3000 кГ, діаметр кульки 10 мм і тривалість витримки 10 сек.

Для визначення твердості по Брінелю користуються твердомером типа ТШ (рис. 2).

Прилад має станину 1, у нижній частині якої поміщений гвинт 2 зі змінними столиками 4для випробуваних зразків. Переміщення гвинта здійснюються вручну маховиком 3.У верхній частині станини знаходиться шпиндель 6зі змінними наконечниками, у які вставляються кульки 5. Основне навантаження прикладається до зразка за допомогою важільної системи. На довгім плечі основного важеля 7 є підвіска 8з вантажами 9. Комбінацією вантажів можна здійснити навантаження 187,5; 250; 750; 1000 і 3000 кг.Навантаження додається автоматично за допомогою електродвигуна 11, що знаходиться усередині станини, при натисканні пускової кнопки.

а — загальний вигляд; б — кінематична схема

Рис. 2. Прилад типа ТШ з механічним приводом.

 

Для установлення тривалості випробування слугує пересувний упор перемикача 10, що встановлюється до початку випробування в положення, відповідне до необхідної витримки (10, 30 або 60 сек.). Центр відбитка повинен знаходитися від краю зразка на відстані не менш діаметра кульки, а від центру сусіднього відбитка — на відстані не менш двох діаметрів кульки. Виміряти діаметр відбитка у двох взаємно перпендикулярних напрямках за допомогою лупи (рис.1, б). Діаметр відбитка вимірюють з точністю до 0,05 мм при випробуванні кульками діаметром 10 і 5 мм і з точністю до 0,01 мм при випробуванні кулькою діаметром 2,5 мм.

До недоліків методу Брінеля слід віднести: а) неможливість випробування металів, що мають твердість більш НВ 450, оскільки кулька деформуватиметься і свідчення будуть неточними; б) неможливість випробування твердості тонкого поверхневого шару (менше 1—2 мм), оскільки кулька продавлюватиме тонкий шар металу; у) після випробування залишаються помітні сліди на поверхні виробу.

 

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2

 

ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ

 

Мета роботи: Вивчити роботу твердомеров. Освоїти методику виконання випробувань на твердість і обробку результатів.

Завдання: Вивчити пристрій і роботу твердомеров типа ТК. Виконати, відповідно до варіанту, розрахунки твердості по методу Роквелла.

 

Хід роботи

 

1. Вивчити теоретичну частину інструкції.

2. Відповідно до варіанту (див. табл.1) виконати розрахунки твердості по двох методах. Діаметри кульок наконечників прийняти по таблиці 1.

Таблиця 1. Вихідні дані для розрахунків.

 

 

Варі-ант	h, мм.	h0, мм.	С мм.	РРокв., кг	Варі- антів	h, мм.	h0, мм.	С мм.	РРокв., кг
	0,050	0,005	0,002			0,095	0,015	0,002
	0,060	0,001			0,085	0,010
	0,070	0,01			0,075	0,015
	0,080	0,008			0,165	0,020
	0,100	0,025			0,155	0,035
	0,095	0,005			0,150	0,025
	0,085	0,010			0,135	0,020
	0,075	0,015			0,175	0,085
	0,065	0,020			0,065	0,005
	0,085	0,025			0,135	0,025
	0,150	0,055			0,120	0,045
	0,155	0,070			0,085	0,005
	0,185	0,095			0,075	0,005
	0,190	0,100			0,095	0,010
	0,195	0,085			0,155	0,025

 

3. Виконати переклад відповідності розрахованих величин в інші методи визначення твердості. Довідкові дані приведені в додатку В.

4. Скласти звіт про роботу, в якому привести:

· Схему випробувань і визначення твердості по Роквеллу;

· Опис методик визначення твердості по Роквеллу;

· Виконані розрахунки;

· Переклад розрахованих величин твердості в інші методи;

· Висновок.

 

Вимір твердості втискуванням діамантового конуса, або сталевої кульки (метод Роквелла)

 

Твердість по методу Роквелла (ГОСТ 9013 — 90) визначають по глибині втискування у випробувальну поверхню сталевої кульки діаметром 1,588 мм при навантаженні 100 кГ або діамантового конуса з кутом у вершини а = 120° при навантаженні 60 і 150 кГ.

При випробуванні спочатку прикладають попереднє навантаження Р₀, рівне 10 кГ, а потім нормальну Р, рівну 60, 100 або 150 кГ. Різниця: глибин проникнення кульки або конуса під нагрузками Р₀ і Р характеризує твердість (див. рис.1).

Д = h – h₀

Чем меньше эта разность, тем тверже испытуемый материал, и, наоборот, чем больше эта разность, тем мягче материал.

 

 

Рис. 1. Схема визначення твердості по Роквеллу.

 

Чим менше ця різниця, тим твердіше випробовуваний матеріал, і, навпаки, чим більше ця різниця, тим м'якше матеріал.

Число твердості по Роквеллу визначають по формулі:

HR =

де h₀ — глибина впровадження наконечника під дією сили Р₀;

h — глибина впровадження наконечника під дією загального навантаження;

к — постійна величина; для кульки к — 0,26 і для конуса к — 0,2;

с — ціна ділення циферблату індикатора.

 

Для визначення твердості застосовують твердомер типа ТК (рис. 2). У нижній частині станини 9 встановлений гвинт 7, що обертається маховичком 8, закінчується столиком 6 для приміщення випробовуваних зразків 5.У частині верху станини укріплені індикатор 3, масляний редуктор 11 і шпиндель, в якому встановлюється наконечник 4 з діамантовим конусом або із сталевою кулькою.

Рис.2. Схема приладу типа ТК

 

Індикатор є циферблатом, на якому нанесено дві шкали, — чорна і червона і є дві стрілки — велика і мала (рис. 3). При випробуванні кулькою відлік виробляється за червоною шкалою В, при випробуванні діамантовим конусом — за чорною шкалою С. Циферблатроздільний на 100 ділень, кожне з яких відповідає глибині втискування 0,002 мм.

Нульове ділення чорної шкали збігається з початковим положенням стрілки. Червона шкала зміщена відносно нульового ділення чорної шкали на 30 ділень в напрямі, протилежному до руху стрілки індикатора при впровадженні наконечника. Отже, початкове ділення червоної шкали збігається з діленням 30 на циферблаті індикатора. Цей зсув зроблений по тій причині, що глибина вдавлення кульки часто перевищує 0,2 мм, і тоді стрілка при вдавленні робила б поворот більш ніж на 100 ділень, тобто значення твердості могли б виходити негативними.

 

 

Рис. 3. Схема переміщення стрілок на циферблаті індикатора.

 

Велика стрілка слугує для зазначення твердості, а мала — для контролю величини попереднього навантаження, створеного маховичком 8 (див. рис.2) Прикладення основного навантаження 10 на шпиндель і наконечник здійснюють поворотом ручки 1 від себе (уліво). Передача руху від шпинделя прибору до індикатора 3 провадиться важільцем 2.

Орієнтування наконечник і навантаження при випробуванні на приладі типа ТК можна вибрати згідно даним, приведеним у відповідній таблиці ГОСТа.

Твердість на приладі типа ТК можна виміряти:

1) діамантовим конусом із загальним навантаженням 150 кГ(попередня 10 кГ і основна 140 кГ), в цьому випадку значення твердості визначають по. чорній шкалі С і позначають HRC.Ця шкала застосовується для випробування загартованих сталей, що володіють твердістю до HRC 67, і для визначення твердості тонких поверхневих шарів завтовшки більше 0,5 мм;

2) діамантовим конусом із загальним навантаженням 60 кГ(10 + 50); в цьому випадку значення твердості також визначають за чорною шкалою С, але позначають HRA.Числа HRA можна перекласти на числа HRC по формулі:

HRC = 2*HRA — 104

Ця шкала застосовується для випробування надтвердих сплавів (наприклад, карбідів вольфраму, що володіють твердістю HRC > 68), тонкого листового матеріалу і для виміру твердості тонких поверхневих шарів (0,3—0,5 мм)або тонких пластинок;

3) сталевою кулькою із загальним навантаженням 100 кГ(10 + 90); у цьому випадку значення твердості визначають по червоній шкалі В и позначають HRB. Шкала В служить для випробування металів середньої твердості і для випробування виробів товщиною від 0,8 до 2 мм(коли випробування методом Бринеля не може бути виконане).

Для виміру твердості тонких пластин і тонких поверхневих шарів (цементованих, азотированих, ціанованих) використовують прилади типа суперроквелл. Загальне навантаження, вживане в такому приладі, складає від 15 до 45 кГ, попередня, — 3 кГ, а кожне ділення шкали індикатора відповідає глибині втискування, рівній 0,001 мм (1 мк).Ці прилади володіють більшою чутливістю.

На підставі досвідчених робіт установлений зв'язок між числами твердості по Роквеллу і по Бринелю, яка дозволяє здійснювати переклад одних чисел твердості в інші.

До гідностей методу Роквелла слід віднести високу продуктивність, простоту обслуговування, точність виміру і збереження якісної поверхні після випробування. Не рекомендується застосовувати цей метод для визначення твердості неоднорідних за структурою сплавів (чавуну), для випробування криволінійних поверхонь із радіусом кривизни менш 5 мм і для випробування деталей, які під дією навантаження можуть деформуватися.

 

 

Лабораторна робота № 2

 

ВИБІР СТАЛІ І ГАРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТУ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

 

Мета роботи: Вивчити структуру і методи роботи з нормативною документацією при виборі конструкційних матеріалів для деталей машин.

Завдання: Виконати вибір сталі і сорт прокату для виготовлення ресор і пружин, використуємих в автомобілях.

 

Хід роботи

 

1. Вивчити теоретичну частину інструкції.

2. Ознайомитися і вивчити ГОСТ 14959 – 79 (див. додаток Г).

3. Для даних (НВ) розрахованих в лабораторній роботі № 2 вибрати марку сталі.

4. Виконати розшифровку позначення вибраної марки стали.

5. Встановити параметри вибраної марки стали:

· Хімічний склад;

· Механічні властивості;

· Режим і параметри термообробки.

6. Для заданого варіанту (таблиця 1) вибрати і привести в звіті всі можливі варіанти смугового і жолобчастого типів сталевого гарячекатаного прокату для ресор по ГОСТ 7419 – 90 (див. додаток Д).

Таблиця 1.

Варіант	Смуговий прокат	Жолобчастий прокат	Варіант	Смуговий прокат	Жолобчастий прокат	Варіант	Смуговий прокат	Жолобчастий прокат	Варіант	Смуговий прокат	Жолобчастий прокат	Варіант	Смуговий прокат	Жолобчастий прокат
Н, мм	В, мм	Н, мм	В, мм	Н, мм	В, мм	Н, мм	В, мм	Н, мм	В, мм
	4,5			7,5			14,0			6,0			10,0
	5,0			8,0			16,0			6,5			11,0
	5,5			9,0			18,0			7,0			12,0
	6,0			10,0			4,5			7,5			14,0
	6,5			11,0			5,0			8,0			16,0
	7,0			12,0			5,5			9,0			18,0

 

7. З виконаної вибірки вибрати і встановити параметри для одного з варіантів смугового і жолобчастого типів.

8. Скласти звіт по роботі, в якому привести:

· Марку і розшифровку позначення вибраної стали;

· Хімічний склад і механічні властивості вибраної стали;

· Параметри вибраних типів прокату у вигляді відповідних таблиць з довідковими величинами.

· Ескізи з розмірами і відхиленнями двох типів вибраного прокату, що допускаються.

· Умовне позначення вибраного смугового прокату.

 

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

 

КЛАСИФІКАЦІЯ ЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ

 

Міцність, в'язкість, жаро- і хладостійкість, а також корозійна стійкість вуглецевих сталей є недостатніми для багатьох високонавантажених деталей машин і будівельних конструкцій. Жаростійкість вуглецевої сталі також невелика. Таким чином, вуглецева сталь часто не відповідає підвищеним вимогам машинобудування і інструментального виробництва.

Додаваєми до сталі легуючі елементи поліпшують її механічні, фізичні й хімічні властивості. Для легування стали застосовують хром, нікель, марганець, кремній, вольфрам, молібден, ванадій, кобальт, титан, алюміній, мідь і інші елементи. Марганець уважається легуючим компонентом при масовому змісті більш 1 %, а кремній — більш 0,8 %. Більшість легованих сталей здобувають високі фізико-механічні властивості лише після термічної обробки.

Леговану сталь класифікують по наступних ознаках:

· числу введених легуючих елементів;

· сумарному масовому вмісту легуючих елементів;

· характеру взаємодії легуючих елементів із залізом і з вуглецем;

· структурі в відпалюваному і нормалізованому станах;

· якості;

· призначенню і вживанню.

Число введених легуючих елементів. Якщо введений один легуючий елемент, то сталь називають по цьому елементу, таку сталь називають також потрійною, оскільки вона містить залізо, вуглець і легуючий елемент (постійні домішки не вважаються). З потрійних легованих сталей вживання знаходить хромова, марганцева і крем'яниста стали.

Якщо сталь легована двома, трьома і більш елементами, то вона є сложнолегованною (комплексно-легованою) і її називають по введених легуючих елементах (наприклад, хромомарганцевою, хромомолібденовою, хромонікелевою, сернистомарганцевой, хромокремнистованадиевой). Хром, кремній і марганець присутні в більшості легованих сталей, решту легуючих елементів вводять (за винятком сплавів з особливими властивостями) найчастіше у поєднанні з ними. При комплексному легуванні набуття потрібних властивостей досягається повнішим і при меншому загальному масовому вмісті легуючих елементів.

Сумарний масовий вміст легуючих елементів. За цією ознакою сталь ділиться на низьколеговану (сумарний вміст їх менше 2,5 %, середньолеговану (від 2,5 до 10 %) і високолеговану (більше 10 %).

Взаємодія легуючих елементів із залізом і вуглецем. По відношенню до вуглецю легуючі елементи розділяють на дві групи:

1) елементи, що утворюють із вуглецем стійкі хімічні сполуки, — карбіди (хром, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, цирконій, титан); карбіди можуть бути простими, наприклад, Сг₄С, МоС, і складними легованими — [(Fe, Cr)₇] С₃; (Fe, W)₄C і ін. Вони твердіше карбіду заліза й менш тендітні;

2) елементи, що не створють в сталі карбідів і входять в мецний раствор—феррит (нікель, кремній, кобальт, алюміній, мідь); вони надають графітизуючу дію.

Структура у відпалюному стані. За цією ознакою розрізняють доевтектоїдну, евтектоїдну, заевтектоїдну і ледебуритную леговані стали.

Класифікація за якістю. Легована сталь підрозділяється на якісну (масовий вміст сірки і фосфору не більше 0,035 % кожного), високоякісну (не більше 0,025 % кожного) і особовисокоякісну (не більше 0,015 % S і 0,025 % Р), що отримується при рафінуючих переплавках.

Класифікація за призначенням і вживанню. Сталі підрозділяють на конструкційні (загального і спеціального призначення і з особливими властивостями) і інструментальні.

У конструкційних сталях загального призначення виділяють будівельні і машинобудівні низьколеговані стали, а також покращувані, цементовані стали і сталі підвищеної оброблюваності різанням (автоматні стали).

До конструкційних сталів спеціального призначення і до сталів з особливими властивостями відносяться шарикопідшипникові, ресорно-пружинні, високоміцні, корозійностійкі, жаростійкі, зварювальні, стали з особливими магнітними, електричними і тепловими властивостями.

Інструментальні сталі застосовують для виготовлення ріжучих, вимірювальних і ударно-штампувальних інструментів.

 

Маркіровка легованої сталі

 

Відповідно до ГОСТ для позначення легуючих елементів прийняті наступні літери; X — хром, Н — нікель, Г — марганець, З — кремній, В — вольфрам, М — молібден, Ф — ванадій, Ко — кобальт, Т — титан, Ю — алюміній, Д -мідь, П — фосфор, Р — бор, Б — ніобій, А — азот (ставити наприкінці маркірування забороняється), Е — селен, Ц — цирконій. Для позначення легованої сталі тиєї або іншої марки застосовують певну комбінацію цифр і літер.

Для конструкційної легованої сталі прийнята маркіровка, по які перші дві цифри вказують середній масовий вміст вуглецю в сотих долях відсотка, якщо сталь містить менше 0,1 % вуглецю, то перша цифра нуль, наприклад 08, 05. Букви в маркіровці вказують наявність відповідних легуючих елементів, а цифры, наступні за буквами, — процентний масовий вміст цих елементів в сталі. Якщо за якою-небудь буквою відсутня цифра, то це означає, що сталь містить даний елемент в кількості до 1,5 %, окрім елементів, присутніх в малих кількостях (для комплексно-легованих сталей). Наприклад, марка 35Х позначає хромову сталь з масовим вмістом С близько 0,35 % і Сг до 1,5 %; 45Г2 — марганцеву сталь з масовим вмістом С близько 0,45 % і Мп близько 2 %; марка 38ХНЗМФА — сталь що містить 0,33—0,4 % С, 1,2—1,6 % Сг, 3,0—3,5 % N1, 0,35 — 0,45 % Мо, 0,1—0,18 % V, а також 0,25—0,5 % Мn, не вказаного по маркіровці, букву А в кінці маркіровки використовують для позначення високоякісної сталі. Для позначення особливовисокоякісної стали в кінці маркіровки ставлять букву Ш (через дефіс), наприклад, 30ХГС-Ш.

Для інструментальної легованої сталі порядок маркіровки по легуючих компонентам той же, що і для конструкційних сталей, але вміст вуглецю вказується першою цифрою в десятих долях відсотка. Якщо цифра відсутня, то сталь містить близько 1 % вуглецю.

 

Ресорно-пружинні стали

 

Ці сталі повинні протистояти залишковій деформації при ударних і статичних навантаженнях і мати високі значення межі витривалості. Цим вимогам задовольняють сталі, що містять 0,5—0,7 % С після гарту і середньої відпустки (420— 520 °С). Для пружин застосовують вуглецеві стали (0,65—0,85% С), проте леговані сталі забезпечують тривалішу і надійнішу експлуатацію пружин і ресор в машинах (див. таблицю 2). Випускається крем'яниста (50С2, 60С2 і ін.), кремнемарганцевіста (60СГА), хромокремниста (50ХСА, 60С2ХА, 70С2ХА) стали для ресор вагонів, пружин у верстатобудуванні, трансмісійних валів і др.; хромомарганцевіста (50ХГ) для автомобільних ресор; хромованадиева (50ХФА), хромомаргенцевованадиева (50ХГФА) для клапанних пружин двигунів внутрішнього згорання (зберігає пружність при нагріві до 380 °С); хромокремнистованадиева (60С2ХФА), вольфрамо-кремниста (65С2ВА), крем'яниста (60С2Н2А) для крупних високонавантажених пружин і ресор.

 

Таблиця 2.Призначення сталів.

Сталь	Призначення
	Для виготовлення пружин різних механізмів і машин: пружин клапанів двигуна автомобіля (сталь 65); пружин з дроту діаметром 0,14 — 8 мм з холодною навивкой; пружин різних розмірів з подальшою відпусткою при 300 °С (сталь 70, 75 і 85). Для ресор, пружин і бандажів локомотивів (сталь 70).
60Г 65Г	Для виготовлення круглих пружин, ресор, шайб Гровера і інших деталей пружинного типа, від яких потрібні високі пружні властивості (у автомобілебудуванні — пружина буксирного приладу і плунжера штовхальника). Зварюваність погана.
55С2 55С2А	Для виготовлення пружин і ресор, вживаних в автомобиле- і тракторобудуванні і на залізничному транспорті (пружини і ресори із смугової сталі завтовшки 3 — 18 мм; ресори з жолобчастої сталі завтовшки 7 — 13 мм — сталь 55С2). Обробляються різанням важко.
60С2 60С2А	Для ресор, що виготовляються із смугової сталі завтовшки 3 — 16 мм; для пружин із смугової сталі завтовшки 3— 18 мм і з пружинної стрічки завтовшки 0,08—3 мм. Для витих пружин з дроту діаметром 3 — 12 мм (пружина незалежної підвіски і пружина передньої підвіски автомобіля, спіральні пружини у верстатобудуванні). Обробляються різанням важко. Максимально допустима робоча температура 250 °С.
70СЗА	Для тяжконавантажених пружин відповідального призначення. Ці сталі володіють високими прочностными характеристиками і високою межею пружності, але дуже крихкі при відпустці (для цих сталей температуру відпустки підвищують до 400 °С).
50ХГ 50ХГА	Для виготовлення ресорної смугової сталі звичайної і високої точністі, завтовшки 3—14 мм, з якої виготовляють ресори автомобілів ГАЗ і ЗІЛ, ресори тракторів. Сталі погано зварюються (необхідне підігрівання до 300—400 °С) і важко обробляються різанням. Сталі добре гартуються в маслі до HRCЭ 59— 62.
50ХФА 50ХГФА	Для відповідальних клапанних пружин і ресор легкових автомобілів: сальників, пружин для секційних кілець поршнів; пружин, що працюють при підвищених температурах (до 300 °С); пружин, що піддаються в процесі роботи багатократним змінам навантажень і вимагають тривалого циклу роботи.
55ХГР	Для виготовлення ресорної смугової сталі товщиною 3 — 24 мм. Легування сталі бором підвищує межу пружності і модуль пружності сталі.
60С2ХА	Для виготовлення крупних високонавантажених пружин і ресор відповідального призначення (наприклад, ресори тракторів потужністю 60 кВт виготовляються із сталі 60С2ХА). Ці сталі мають недоліки: дають обриви при волочінні, після плющення гартуються на повітрі. Для них потрібна триваліша відпустка або відпал.
60С2ВА 70С2ХА 60С2ХФА 60С2Н2А	Для вельми відповідальних і важко навантажених пружин і ресор, що виготовляються з круглої сталі (сталь 60С2ХФА), що калібрується, із смугової сталі (сталь 60С2Н2А), що калібрується, з тонкої пружинної стрічки (стали 65С2ВА, 70С2ХА).

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ РОБІТ

 

Однієї зі складових частин розробки технологічних процесів є встановлення режимів різання і визначення норми часу на виконання заданої роботи.

Технологічний час залежить від правильного вибору режимів різання: глибини, подачі і швидкості різання. Факторами, що впливають на вибір режимів різання, є: матеріал, форма і твердість оброблюваної заготовки, вид інструменту і матеріал ріжучої частини, надійність закріплення заготовки на верстаті, потужність верстата.

Прийнятий режим різання повинен повністю задовольняти технологічним вимогам відносно заданої шорсткості поверхні і точності обробки.

Режими різання, для різних методів обробки, можуть бути визначені:

· розрахунковим методом, з використанням довідкових даних і емпіричних формул по видах обробки;

· табличним методом, з використанням довідкових даних і відповідних нормативів (таблиць) по видах обробки.

Відстань між оброблюваною і обробленою поверхнею, обмірюване в перпендикулярному напрямку до останньої, називається глибиною різання t (виміряється в міліметрах). Глибину різання вибирають виходячи з того, що вигідніше працювати з можливо меншим числом проходів. Тому якщо дозволяють потужність верстата і твердість системи верстат — пристосування — інструмент — деталь, припуск на чорнову обробку слід знімати за один прохід.

Якщо ж потужність верстата або жорсткість системи недостатня, то припуск знімають за два-три проходи.

При чистовій обробці глибину різання вибирають залежно від шорсткості поверхні і жорсткості системи.

Обраний режим різання коректується за паспортним даними верстата, а також перевіряється по потужності електро