Пластическая деформация и свойства металлов и сплавов
Дислокационная теория пластической деформации. Влияние пластической деформации на свойства металлов. Теоретическая и техническая прочность. Механизм разрушения. Хрупкая и вязкая прочность металлов. Горячая и холодная пластическая деформация. Прочность металлов при высоких и низких температурах. Жаропрочность. Усталость металлов.
Методические советы
Уяснить, что собой представляет дислокация в кристалле. При каких условиях дислокации образуются и начинают движение и как при этом происходит пластическая деформация кристалла и поликристаллического металла, выяснить физическую природу деформации и разрушения. Уметь объяснить большое различие между теоретической и практической прочностью. Иметь представление о влиянии пластической деформации на свойства металлов. Четко представлять явление наклепа и изменение свойств и строения наклепанного металла при его нагреве. Нужно разобраться с явлениями возврата и рекристаллизации, разновидностями рекристаллизации, имеющими большое значение в технологии горячей обработки давлением. Четко разграничивать горячую пластическую деформацию от холодной по температуре рекристаллизации. Представлять зависимость скорости протекания рекристаллизации от температуры и степени деформации, уметь разбираться и пользоваться диаграммами рекристаллизации. Изучить влияние горячей пластической деформации на структуру и механические свойства металла. Знать изменение механических свойств металлов и сплавов при высоких и отрицательных температурах, влияние на это наличия примесей. Познакомиться с понятиями жаропрочности и выносливости металлов [1,с.80,88; 2,с.48,66;74,84].
|
|
|
Вопросы для самопроверки
1. Что такое дислокация ?
2. Поясните механизм пластической деформации в кристалле и поликристаллическом металле.
3. Что такое наклеп, возврат, рекристаллизация?
4. В чем отличие горячей пластической деформации от холодной?
Основы термической и химико-термической обработки стали
Виды термической обработки. Превращение при нагреве, действительное и наследственное зерно стали. Виды отжига. Закономерности превращения аустенита при охлаждении. Строение сплавов. Превращения при отпуске. Прокаливаемость стали. Технология закалки и отпуска стали. Виды закалки (ступенчатая, изотермическая). Дефекты закалки. Типовые контролируемые атмосферы. Поверхностная закалка стали, закалка с нагревом т. в. ч. Термомеханическая обработка стали.
Остаточные напряжения при термической обработке и их влияние на усталостную прочность стали.
Химико-термическая обработка стали. Цементация, нитроцементация, азотирование. Основные параметры процессов и области их применения. Диффузионная металлизация.
|
|
|
Техника безопасности при термической и химико-термической обработке стали.
Методические советы
Для глубокого понимания теоретических основ термической обработки необходимо знать теорию сплавов и диаграмму состояния “железо-углерод”.
Начинать изучение вопросов термической обработки нужно с уяснения превращения, происходящих в стали при ее нагреве. При этом удобно рассматривать и изучать эти превращения на примере стали У8. Уяснить образование зародыша аустенита в перлите при нагреве и разновидности его роста – наследственное зерно. Понять, что собой представляет действительное зерно и как определить его размер. После этого перейти к рассмотрению диаграмм изотермического превращения аустенита на примере диаграммы изотермического превращения аустенита для стали У8. Изучать эту диаграмму лучше по частям: сначала изучить перлитное превращение, затем – промежуточное и мартенситное превращение. Уяснить теоретическое и практическое значение диаграмм изотермического превращения аустенита. Какие превращения будет претерпевать аустенит при непрерывном охлаждении? Иметь понятие о термокинетических диаграммах превращения переохлажденного аустенита. Познакомиться с термическим и деформационным старением стали, а также с превращением мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (при отпуске). После рассмотрения вопросов теории термической обработки можно перейти к рассмотрению вопросов технологий термической обработки. Необходимо рассмотреть современную классификацию термической обработки. Разобраться с различными видами отжига, уяснив, какие цели преследует каждый отжиг, его режим проведения. Нормализация как разновидность отжига. Четко уяснить, какой вид термической обработки называется закалкой, какие ее разновидности для сталей по температуре нагрева и технологии проведения. Познакомиться с применяемыми на практике охлаждающими средами, уяснив разновидность охлаждения. Знать определение закаливаемости и прокаливаемости стали, дефекты в стали, возникающие при закалке, пути избежания брака. Технология отпуска и его разновидности. Для каких целей применяется каждый вид отпуска. Иметь понятие о термомеханической обработке стали. Знать основные характеристики химико-термической обработки стали, технологию проведения цементации, азотирования, цианирования, их разновидности, область применения. Знать сущность диффузионной металлизации. Познакомиться с основными пунктами по технике безопасности при термической и химико-термической обработке стали [2,с.177,210;218,220;226,255;258,280].
|
|
|
|
|
|
Вопросы для самопроверки
1. Как происходит образование и рост зерна аустенита в стали ?
2. Приведите современную классификацию видов термической обработки стали и технологические режимы каждого вида.
3. Как зависит распад аустенита от скорости охлаждения?
4. Перечислите основные виды химико-термической обработки, режимы их проведения; марки стали, подвергаемые каждому виду химико-термической обработки; область применения.
Легированные стали и сплавы
Влияние легирующих элементов на строение и свойства стали. Конструкционные легированные стали, их маркировка и области применения. Инструментальные стали и сплавы, их маркировка и области применения. Стали и сплавы с особыми свойствами – нержавеющие, жаропрочные, магнитные, сплавы с особыми физическими свойствами. Мартенситно-стареющие стали. Порошковые сплавы – антифрикционные, фрикционные, сплавы САП; керметы, их свойства и области применения. Композиционные материалы, их свойства и области применения.
Методические советы
Прежде всего необходимо привести классификацию примесей. Уяснить, что собой представляют легирующие элементы и как каждый из них влияет на строение и свойства стали, как изменяется строение и свойства стали при комплексном их введении. Как влияют легирующие элементы на критические точки. Познакомиться с растворимостью легирующих элементов в аустените и феррите, какие образуются карбиды. Разобраться с классификацией и маркировкой легированных сталей, областью применения легированных сталей. Обратить внимание на легированные инструментальные, быстрорежущие, нержавеющие и жаропрочные стали. Познакомиться с особенностями их термической обработки. Необходимо знать, что собой представляют стали и сплавы с особыми физическими свойствами, к которым относятся: магнитотвердые сплавы и стали, магнитомягкие стали, парамагнитные стали, ферриты, стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением и др. Знать их химический состав, влияние состава и термической обработки на электрофизические свойства. Рассмотреть марки мартенситно-стареющих высокопрочных сталей, термическую обработку и область их применения. Знать, за счет чего происходит увеличение прочности при старении. С каждым годом увеличивается область применения и выпуск промышленностью металлических порошков и изделий из них. Познакомиться с технологией порошковой металлургии, с производством изделий из порошковых сплавов различных составов для разнообразного применения их в технике. Обратить особое внимание на свойства, строение, маркировку и область применения металлокерамических твердых сплавов, керметов и композиционных материалов (САП) [2,с.150,154;287,290;303,329;329,342].
Вопросы для самопроверки
1. Показать влияние легирующих элементов на положение критических точек, на температуру превращений аустенита при охлаждении.
2. Привести классификацию легированных сталей и их маркировку.
3. Что такое коррозионная стойкость, жаропрочность, жаростойкость? Приведите марки сталей, обладающих этими свойствами, и поясните, какие элементы и в какой степени способствуют получению этих свойств.
4. Что собой представляют порошковые сплавы? Как получают из них детали и где они применяются?
Цветные металлы и сплавы
Медь и ее сплавы, применение медных сплавов в промышленности. Алюминий и его сплавы. Титан и его сплавы. Подшипниковые сплавы.
Методические советы
При изучении этого раздела необходимо обратить внимание на физико-химические свойства чистой и технической меди, титана, алюминия, магния и области их применения. Затем разобрать классификацию, состав, строение, маркировку, механические и технологические свойства основных их сплавов. Рассмотреть особенности и режимы термической обработки сплавов и связанное с этим изменение их структуры и свойств.
Особое внимание обратить на теорию старения применительно к сплавам цветных металлов. Подробно разобраться с областью применения сплавов в машиностроении. При изучении подшипниковых сплавов обратить внимание на требования, предъявляемые к их структуре, механическим и технологическим свойствам. Изучить составы, структуры, свойства и применение оловянных, свинцовых, кальциевых баббитов и сплавов на цинковой и алюминиевой основе. Необходимо ознакомиться с основными видами и составами припоев, применяемых при пайке [2,с.353,374;381,406].
Вопросы для самопроверки
1. Приведите маркировку сплавов меди, алюминия, титана, магния и область их применения.
2. Какой термической обработке подвергаются сплавы меди, алюминия, титана, магния и как при этом изменяются их механические свойства и структура?
3. Что такое “старение”сплавов?
4. Перечислите наиболее распространенные подшипниковые сплавы.
Неметаллические материалы
Строение и свойства полимерных материалов. Типовые термопластические и термореактивные материалы, резина; их строение, свойства и области применения. Экономическая эффективность применения их в технике. Методы упрочнения неметаллических материалов.
Методические советы
Изучение этого раздела нужно начинать с повторения соответствующих разделов курса органической химии. Необходимо знать строение и зависимость от него свойств полимерных материалов. Разобраться с классификацией полимеров и особенностями свойств полимерных материалов. Знать основные термореактивные и термопластичные полимерные смолы и пластические массы на их основе. Разобрать состав, классификацию и физико-механические свойства резин. Познакомиться с основными методами переработки пластмасс и резины в изделия и технико-экономической эффективностью их применения в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении [1,с.626,649;652,655].
Вопросы для самопроверки
1. Поясните строение полимеров.
2. Приведите классификацию пластмасс. Область применения пластмасс.
3. Какими способами пластические массы и резина перерабатываются в изделия?
1. А.М.Дальский и др. Технология конструкционных материалов. М., “Машиностроение”, 1977. – 664с.
2. Ю.М.Лахтин. Металловедение и термическая обработка металлов, Москва “Металлургия”, 1977. – 407с.
3. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М: Металлургия, 1986. 544с.
4. Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб.для вузов. -М.:Высш.шк., 1990. – 447с.
ЧАСТЬ 2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Раздел I. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
1.Общая характеристика литейного производства.
Современное состояние, место и значение литейного производства в машиностроении и перспективы его развития. Классификация способов изготовления отливок, объем их применения и эффект полезного использования металла по сравнению с другими способами обработки материалов. Сведения о литейных сплавах.
Литейное производство - это отрасль промышленности, производящая заготовки для деталей машин, механизмов, приборов. Продукцией литейного производства являются отливки - заготовки различные по геометрической форме, размерам и массе.
Сущность способов получения отливок заключается в том, что жидкий литейный сплав заливают в подготовленную литейную форму. После затвердевания сплав сохраняет конфигурацию рабочей полости. Далее отливка в форме остывает до определенной температуры, после чего ее извлекают из литейной формы.
Отливки можно получать различными способами: литьем в разовые песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы (кокили), литьем под давлением, центробежным литьем и др.
Отливки изготовляют из чугуна, стали и сплавов на основе меди, алюминия, магния, титана.
При выборе сплава для литой детали необходимо учитывать его свойства и стоимость.
Характеризуя в целом литейное производство, следует отметить основное достоинство, которое выгодно отличает его от других методов заготовок - это возможность получения разнообразных по массе заготовок практически любой сложности непосредственно из жидкого металла, получение заданных механических и эксплуатационных свойств.
Развитие литейного производства идет по двум основным направлениям - широкому внедрению точных методов литья и комплексной механизации и автоматизации процесса производства отливок. Большое значение для развития литейного производства имеет создание специализированных литейных цехов и заводов. Большое внимание в литейном производстве уделяется вопросам малоотходной технологии и экологии.
2.Теоритические основы производства отливок.
Литейные свойства сплавов. Жидкотекучесть. Газопоглощение. Литейная и объемная усадки. Напряжения в отливках и склонность к образованию трещин и короблению. Затвердевание отливок. Усадочные раковины. Пористость в отливках. Использование диаграммы состояния для оценки литейных свойств.
Меры предупреждения дефектов в отливках. Особенности конструирования отливок с учетом литейных свойств сплавов.
Свойства любого сплава можно разделить на рабочие и технологические. Рабочие свойства определяют поведение изделия из этого сплава в процессе эксплуатации. Технологические свойства характеризуют поведение сплава в процессе изготовления из него отливки - это литейные свойства.
Изучите основные литейные свойства, которым принадлежит решающая роль при оценке сплава, как литейного материала: жидкотекучесть, усадку, склонность к трещинообразованию, склонность к газопоглощению и ликвации.
Следует уяснить, к каким дефектам отливки приводят низкие показатели литейных свойств и какие технологические меры используют для предупреждения образования дефектов.
Сосредоточенная усадочная раковина образуется внутри отливки при неравномерном последовательном затвердевании в результате некомпенсируемой объемной усадки.
Усадочные поры формируются при объемной кристаллизации между срастающимися дендридами в момент, когда усадка кристаллов еще продолжается, а жидкий металл не может поступать к пустотам.
Необходимо помнить главное условие предупреждения в отливках усадочных раковин и пористости: подвод жидкого металла к кристаллизующемуся слою должен быть непрерывным до полного затвердевания. Для этого в форме применяют прибыли, которые обеспечивают направленное затвердевание отливки - снизу вверх в направлении прибыли. Жидкий металл из прибыли питает отливку, а усадочная раковина образуется в прибыли, которую затем отделяют от отливки.
С явлением усадки связано возникновение напряжений в отливке, образование холодных и горячих трещин. Обратите внимание на главную причину этих явлений - затрудненную усадку вследствие механического и термического торможения. Изучите меры предупреждения трещин.
Важной предпосылкой получения отливок без дефектов является правильная конструкция отливки. Изучите особенности конструирования отливки с учетом литейных свойств сплавов. Склонность сплавов поглощать газы приводит к образованию в отливках газовой пористости и раковин. Обратите внимание на механизм образования этих дефектов. Изучите меры их предупреждения.
3.Способы изготовления отливок.
Общая технологическая схема изготовления отливок. Технологические требования к конструкции литых деталей. Изготовление отливок в песчаных формах. Сущность способа. Модельный комплект. Принципы разработки модельного комплекта по чертежу детали. Формочные и стержневые смеси. Требования, предъявляемые к ним. Литниковая система и ее назначение. Виды песчаных форм: сухие, сырые, подсушенные формы и формы из химически твердеющих и жидкоподвижных смесей.
Способы формовки и уплотнения форм на машинах. Уплотнение прессованием, прессованием под высоким давлением, встряхиванием с подпрессовкой, пескометом.
Способы извлечения моделей из форм.
Технология изготовления стержней. Изготовление стержней на машинах. Изготовление стержней из химически твердеющих жидкоподвижных смесей.
Сборка форм и их заливка. Охлаждение отливок в форме. Выбивка стержней из отливок. Обрубка и очистка отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок в оболочковых формах. Сущность способа. Формовочные смеси. Модельная оснастка. Последовательность изготовления форм и оболочковых стержней. Сборка форм и их заливка. Выбивка и очистка отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям. Сущность способа. модельные составы. Изготовление моделей. Сборка моделей в блоки. Формовочные материалы. Изготовление керамических оболочек. Выплавление моделей. Прокаливание форм. Заливка форм. Выбивка и очистка отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок в металлических формах (кокилях). Сущность способа. Типы металлических форм. Подготовка металлических форм к заливке. Заливка форм. Удаление отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок центробежным литьем. Сущность способа и схема процесса изготовления отливок на центробежных машинах с горизонтальной и вертикальной осями вращения. Технологические режимы изготовления отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок литьем под давлением. Сущность способа. Схема процесса изготовления отливок на поршневых машинах с холодной и горячей камерами прессования. Пресс-формы для литья под давлением. Технологические режимы процесса изготовления отливок. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Изготовление отливок под низким давлением. Сущность способа и схема процесса изготовления отливок. Технологические режимы процесса. Технико-экономические характеристики способа и область применения.
Специализированные способы изготовления отливок. Непрерывное литье, литье последовательной кристаллизацией. Сущность способов и область их применения.
А) Изготовление отливок в песчаных формах. Изучение темы начните с рассмотрения последовательности изготовления отливки в песчаной форме. Технологический процесс изготовления отливки состоит из различных этапов, которые выполняются в соответствующих отделениях литейного цеха. В современных литейных цехах многие операции смесеприготовления, изготовления форм и стержней, заливка форм, выбивка отливок и другие - механизированы.
Для изготовления песчаной формы используют модельный комплект, опочную оснастку и формовочные материалы. В модельный комплект входят: модель или модельные плиты, стержневые ящики, модели литниково-питающей системы (выпоры, прибыли). Модель - это прототип отливки, предназначенный для получения в песчаной форме отпечатка, соответствующего наружной конфигурации отливки и знакам стержней. Если отливка изготовляется без применения стержней, то модель не имеет знаковых частей.
Стержневые ящики служат для изготовления стержней, которые обеспечивают получение в отливке внутренних полостей.
Для выполнения в форме рабочей полости каналов для заливки металла и выхода воздуха применяют модель отливки, модели литниковой системы и выпоров. При изготовлении литейной формы машинным способом используют металлические модельные плиты, которые делают сборными и цельнолитыми. В первом случае модель изготовляют отдельно и затем монтируют на плите, во втором случае модель и плиту изготовляют как одно целое. Обычно на модельных плитах вместе с моделями отливок закрепляют модели элементов литниковой системы. Усвойте принципы конструирования модельных комплектов. Конструируя модель, необходимо выбрать плоскость разъема, предусмотреть припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, галтели, стержневые знаки, а также учесть усадку сплава, из которого будет изготавливаться отливка.
При изучении формовочных и стержневых смесей следует помнить, что они в значительной степени влияют на качество отливок и потому должны обладать определенными теплофизическими, механическими и технологическими свойствами. Обратите внимание на составы формовочных смесей для форм, заливаемых металлом без предварительной сушки, и форм подвергаемых сушке, а также на различие составов формовочных смесей для стального, чугунного и цветного литья. К стержневым смесям предъявляют повышенные требования, так как стержень находится в менее благоприятных условиях, чем форма. Изучите назначение и группы связующих, применяемых для стержневых смесей.
Литейные формы и стержни изготовляют вручную и на машинах. Машинные способы изготовления формы имеют ряд преимуществ перед ручным. Изучите схему работы и принцип уплотнения форм на встряхивающих, прессовых (с верхним и нижним прессованием) машинах и пескометах, а также способы удаления моделей из форм. Обратите внимание на диафрагменное прессование и формовочные машины с повышенным давлением.
Трудоемкая операция уплотнения смеси полностью ликвидирована при использовании жидких самотвердеющих смесей (ЖСС), которые заливают в опоки и стержневые ящики, а через 30-60 мин формы и стержни приобретают необходимую прочность. При хранении на воздухе прочность их увеличивается. Высокая пластичность смесей и затвердевание их в контакте с моделью обеспечивает изготовление отливок более высокой размерной точности. Формы и стержни из ЖСС обладают хорошей газопроницаемостью.
Изучая изготовление стержней, обратите внимание на технологические меры по обеспечению более высоких требований к ним (применение каркасов, вентиляционных каналов и т.п.). Рассмотрите изготовление стержней ручным способом и на пескоструйных машинах. Прогрессивным процессом является изготовление стержней по горячим ящикам. В нагретый до С металлический ящик вдувают песчано-смоляную смесь. Под действием теплоты смола расплавляется, обволакивает зерна песка, а при охлаждении идет процесс затвердевания смолы. В результате получается стержень, обладающий высокой прочностью. Цикл изготовления стержня - от нескольких секунд до 1 мин.
Важными технологическими этапами является сушка форм, их отделка, контроль, сборка и заливка. Рассмотрите схемы и принципы работы сушильных печей периодического и непрерывного действия, режимы сушки, последовательность сборки форм и стержней.
Заливку собранных форм производят прежде всего на конвей
ерах, где они охлаждаются до температуры выбивки. Выбивку отливок из форм и стержней из отливок производят на вибрационных решетках. Следует уделить особое внимание механизации трудоемких операций и разобраться в принципах работы автоматизированных формовочно-заливочных конвейеров, поточных линий для изготовления отливок, выбивки форм и дальнейшего охлаждения отливок до нормальных температур.
Рассмотрите способы удаления литниковой системы, прибылей, способы очистки смеси от пригоревшей смеси и заусенцев, изучите схему и принцип работы дробеструйной установки.
В заключение уясните принципы конструирования отливок с учетом способа изготовления форм и стержней, выбивку, обрубку и очистку литья, на обеспечение точности отливки, на базовые поверхности для механической обработки.
Б) Изготовление отливок в оболочковых формах. Литейная форма представляет собой разъемную тонкостенную оболочку, изготовленную из песчано-смоляных смесей по горячей металлической модели. Способ изготовления металлических форм основан на специфических свойствах смол. При нагревании до смолы становятся еще более жидкими или расплавляются и обволакивают песчинки огнеупорного материала. При дальнейшем нагревании до термореактивные смолы необратимо затвердевают.
Изучите состав и свойства формовочных смесей и модельную оснастку для изготовления оболочек. Рассмотрите схему бункерного (насыпного) способа подачи смеси на модельную плиту. Следует знать, что кроме этого способа существует пескодувный и центробежный способы подачи и уплотнения смеси.
Рассмотрите последовательность операций изготовления оболочек, сборки форм и подготовки их к заливке. Обратите внимание на механизацию и автоматизацию процессов изготовления оболочковых форм, схему поточно-механизированной линии изготовления оболочек.
Отметьте основные достоинства литья в оболочковые формы: высокую точность и низкую шероховатость поверхностей отливок, сокращение количества формовочных и стержневых материалов, экономия производственных площадей, облегчение операций выбивки и очистки литья, возможность полной автоматизации производственного процесса. Наряду с преимуществами следует учитывать и недостатки: высокую стоимость термореактивных связующих и применение горячей оснастки.
Обратите внимание на технологические возможности способа литья и области применения отливок.
В) Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям. Рассмотрите последовательность изготовления моделей из легкоплавкого состава в пресс-формах, сборку моделей в блок, изготовление литейной формы, подготовку ее к заливке, заливку расплавленным металлом, выбивку и очистку отливок. Обратите внимание на особенности этого способа: разовая модель не имеет разъема и знаковых частей, а ее контуры повторяют форму отливки; форма, полученная по выплавляемым моделям, представляет собой тонкостенную, не имеющую разъема оболочку; форма изготовляется из специальной огнеупорной смеси, состоящей из пылевидного кварца и гидролизированного раствора этилсиликата; для обеспечения высокой прочности и удаления остатков модельного состава литейные формы прокаливают при температуре 850-900оС, после чего заливают расплавленным металлом. Отметьте основные преимущества литья по выплавляемым моделям. Этим способом наиболее экономично изготовлять мелкие, но сложные и ответственные отливки с высокими требованиями по точности геометрических размеров и шероховатости поверхности, а также детали из специальных сплавов с низкими литейными свойствами. Рассмотрите недостатки способа. Обратите внимание на технологические возможности и области применения способа.
Г) Изготовление отливок литьем в кокиль. Металлические формы (кокили) - литейные формы многократного использования. Их изготовляют из стали, чугуна и алюминиевых сплавов.
Рассмотрите конструкции кокилей: неразъемных, разъемных (с вертикальным, горизонтальным разъемом, комбинированные) и створчатых. Для получения внутренних полостей отливок широко применяют металлические стержни. Обратите внимание на устройство канала для отвода газов из полостей формы и на устройства, используемые для удаления отливок, а также на конструкции металлических стержней. Уясните назначение предварительного подогрева форм, последовательность сборки кокилей.
Повышенная скорость затвердевания и охлаждения отливок в одних случаях способствуют получению мелкозернистой структуры и повышению механических свойств, а в других случаях вызывает отбел.
Для изготовления отливок литьем в кокили широко используют однопозиционные и многопозиционные кокильные машины и автоматические линии. Рассмотрите принцип работы однопозиционной кокильной машины.
Отметьте основные достоинства литья в кокиль: высокую точность геометрических размеров и низкую шероховатость поверхностей отливок, повышение механических свойств отливок, увеличение производительности, экономию производственных площадей. Недостатки способа: сложность изготовления кокилей и их низкая стойкость.Уясните технологические возможности способа и области его применения.
Д) Изготовление отливок литьем под давлением. Рассмотрите устройство машины литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования и последовательность операций изготовления отливок, устройство пресс-форм и приспособлений для удаления отливок.
Обратите внимание на то, что скорость впуска расплавленного металла в пресс-форму составляет 0,5-120 м/с, а конечное давление достигает 100 мПа. Следовательно, форма заполняется за десятые, а для особо тонкостенных отливок - за сотые доли секунды. Сочетание особенностей процесса - металлической формы и внешнего давления на металл - позволяет получать отливки высокого качества. Основные достоинства литья под давлением: высокая точность геометрических размеров и низкая шероховатость поверхностей отливок, возможность изготовления сложных, тонкостенных отливок из алюминиевых, магниевых и др. сплавов, высокая производительность способа. Недостатки способа: сложность изготовления пресс-форм, ограниченный срок их службы. Обратите внимание на технологические возможности способа и области его применения.
Е) Изготовление отливок литьем под низким давлением. Рассмотрите устройство установки для литья под низким давлением и последовательность операций изготовления отливок. Способ позволяет автоматизировать операции заливки формы, создает избыточное давление на металл при кристаллизации, что способствует повышению плотности отливок и уменьшению расхода расплавленного металла на литниковую систему. Обратите внимание на особенности конструирования отливок, а также на технологические возможности области применения способа.
Ж) Изготовление отливок центробежным литьем. Сущность процесса заключается в свободной заливке расплавленного металла во вращающуюся форму, формование отливки в которой осуществляется под действием центробежных сил. Рассмотрите устройство машин с горизонтальной и вертикальной осями вращения и последовательность операций изготовления отливок. Обратите внимание на достоинство центробежного литья, технологические возможности способа и области применения. Уясните недостатки центробежного литья.
З) Специализированные способы изготовления отливок. К специализированным способам литья относят: непрерывное литье, литье вакуумным всасыванием, литье выжиманием, жидкую штамповку. Обратите внимание на сущность операций. Рассмотрите достоинства и недостатки, технологические возможности и области применения специализированных способов литья.
4. Изготовление отливок из различных сплавов.
Изготовление чугунных отливок. Виды чугунов: серый, высокопрочный, ковкий. Эксплуатационные и механические свойства чугуна и его структура. Влияние различных факторов на структуру и механические свойства чугуна. Литейные свойства серого, высокопрочного, ковкого чугунов. Приготовление чугунов. Способы изготовления чугунных отливок. Особенности изготовления отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов.
Термическая обработка чугунных отливок. Область применения отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов. Технологические особенности конструкции отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов.
Изготовление стальных отливок. Углеродистые и легированные литейные стали. Механические и эксплуатационные свойства сталей. Литейные свойства сталей. Плавка сталей. Способы изготовления стальных отливок. Область применения стальных отливок.
Изготовление отливок из сплавов алюминия. Алюминиевые литейные сплавы. Механические, эксплуатационные и литейные свойства. Приготовление литейных алюминиевых сплавов. Способы изготовления отливок. Область применения отливок.
Изготовление отливок из сплавов магния. Магниевые литейные сплавы. Механические, эксплуатационные и литейные свойства. Приготовление магниевых сплавов. Способы изготовления отливок. Область применения отливок. Технологические особенности конструкции отливок из магниевых сплавов.
Изготовление отливок из медных сплавов. Медные сплавы. Механические и эксплуатационные свойства бронз и латуней. Литейные свойства медных сплавов. Приготовление медных сплавов. Способы изготовления отливок. Особенности изготовления отливок из медных сплавов. Области применения отливок. Технологические особенности конструкции отливок из медных сплавов.
Изготовление отливок из тугоплавких сплавов. Сплавы титана, молибдена. вольфрама, ниобия, бериллия. Их механические и эксплуатационные свойства. Литейные свойства. Способы плавки сплавов. Способы изготовления отливок. Особенности изготовления отливок из тугоплавких материалов. Области применения отливок из тугоплавких сплавов.
Автоматизация и механизация процессов получения отливок.
Отливки из серого чугуна. Чугун - многокомпонентный сплав железа с углеродом и другими элементами - является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок.
Серый чугун - самый дешевый конструкционный материал, обладающий достаточно высокой прочностью и износостойкостью, малой чувствительностью к внешним надрезам и высокой демпфирующей способностью. Обратите внимание на форму, величину и характер распределения графитовых включений в сером чугуне, а также на влияние С, Si, Mn, P и скорость охлаждения микроструктуру чугуна. Рассмотрите методы повышения прочности чугуна (легирование и модифицирование), характеристики литейных свойств серого чугуна. Изучите устройство плавильных печей, применяемых для плавки серого чугуна (вагранка, дуговые и индукционные электрические печи), принципы их работы. Уясните особенности изготовления литейных форм и процесс заливки их расплавленным металлом.
Отливки из высокопрочного чугуна. В высокопрочном чугуне графит кристаллизуется в виде шаровидных включений. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают при введении в расплавленный металл магния, цезия или других элементов.
Изучая свойства высокопрочного чугуна, обратите внимание, что он наряду с высокой прочностью обладает пластичностью. Плавку высокопрояного чугуна ведут в вагранках, дуговых и индукционных печах. Чугун с шаровидным графитом имеет склонность к образованию усадочных раковин. усадочной пористости и холодным трещинам. Поэтому следует обратите внимание на особенности изготовления литейных форм, на меры предупреждения усадочных дефектов в отливках и на процесс заливки высокопрочного чугуна в литейные формы.
Отливки из ковкого чугуна. В ковком чугуне графит находится в компактной форме, что обеспечивает его высокие механические свойства и достаточно высокую пластичность.
Особенность изготовления отливок из ковкого чугуна – получение отливок из белого чугуна с последующим отжигом их с целью разложения цементита и получения графита компактной хлопьевидной формы. При изучении технологии изготовления отливок обратите внимание на повышенную усадку белого чугуна, на низкую жидкотекучесть и более высокую склонность к лбразованию трещин. В связи с этим усвойте особенности изготовления литейных форм, меры предупреждения усадочных дефектов. Рассмотрите процесс заливки чугуна в формы. Кроме того, обратите внимание на метод плавки чугуна дуплекс-процессом.
Отливки из стали. Отливки изготовляют из конструкционной нелегированной и легированной стали. В углеродистых сталях углерод – основной элемент, определяющий механические и эксплуатационные свойства, а в легированных – легирующие элементы.
Из-за более низких литейных свойств стали, стальные отливки изготовлять сложнее чем отливки из серого чугуна. При изучении особенностей изготовления отливок обратите внимание на применяемые формовочные смеси, обладающие повышенной огнеупорностью и податливостью; на применение прибылей и холодильников. Обратите внимание на выбор температуры заливки стали, конструкции заливочных ковшей и методы подвода расплавленной стали в полость формы, на необходимость термической обработки стальных отливок для улучшения их структуры, механических свойств и снятия напряжений.
Рассмотрите процессы плавки стали в мартеновских, дуговых и индукционных электрических печах.
Отливки из медных сплавов. По химическому составу медные сплавы делятся на бронзы и латуни.
Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства медных сплавов, уясните влияние различных элементов на указанные свойства.
Медные сплавы плавят в однофазных дуговых и индукционных печах. Рассмотрите особенности плавки в них бронз и латуней. Изготовление отливок из медных сплавов затруднено из-за повышенной усадки, образования окисных пленок на поверхности отливок, склонности к ликвации. Поэтому обратите внимание на подвод металла в форму и конструкцию литниковой системы, методы предупреждения образования усадочных раковин и трещин.
Отливки из алюминиевых сплавов. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства алюминиевых сплавов, обратите внимание на влияние различных элементов на указанные свойства и методы повышения их.
Алюминиевые сплавы плавят в электрических печах сопротивления и индукционных печах промышленной частоты. Рассматривая процессы плавки алюминиевых сплавов, запомните назначение и сущность процессов рафинирования и модифицирования.
Изготовление алюминиевых отливок затруднено из-за их склонности к окислению, образованию усадочных раковин и пористости, образованию трещин. Рассматривая особенности изготовления отливок из алюминиевых сплавов при литье в песчаные формы, уясните подвод расплавленного металла в форму, конструкцию литниковой системы, меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин в отливках. Для улучшения механических свойств алюминиевые отливки подвергают термической обработке.
Отливки из магниевых сплавов. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства магниевых сплавов, обратите внимание на влияние различных элементов на свойства отливок.
Магниевые сплавы плавят в электрических печах сопротивления и индукционных печах промышленной частоты. Уясните особенности плавки, процессы рафинирования и модифицирования магниевых сплавов, их назначение.
Изготовление отливок из магниевых сплавов затруднено из-за их высокой химической активности при повышенных температурах и низких литейных свойств. Рассматривая особенности изготовления отливок из магниевых сплавов при литье в песчаные формы, запомните подвод металла в форму, конструкцию литниковой систем, назначение фильтровальных сеток, меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин. Для предупреждения загорания магния в формовочную смесь вводят специальные присадки из фтористых солей, мочевины и др., а струю расплавленного металла припыляют серным порошком; для улучшения механических свойств магниевых сплавов их подвергают термической обработке.
Отливки из сплавов титана. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства титановых сплавов, обратите внимание на влияние кислорода, азота и водорода на указанные свойства, а также на высокую химическую активность сплавов.
Отливки из титана и его сплавов изготовляют в медных кокилях, в формах из плотного графита, в оболочковых формах из высокоогнеупорных нейтральных окислов или графитного порошка на смоляной связке. Мелкие сложные отливки из титановых сплавов изготовляют литьем по выплавляемым моделям. Материалом для форм служит цирконий, двуокись циркония и др., связующим – этилсиликат. Литниковая система должна обеспечивать быстрое заполнение формы и хорошее питание толстых сечений отливки.
5.Качество отливок.
Контроль химического состава сплава, механических свойств отливок. Способы неразрушающего контроля качества отливок. Способы исправления литейных дефектов.
Технический контроль ведут на всех стадиях изготовления отливок, начиная с приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления литейной остнастки, форм и стержней. Основные виды брака отливок: газовые, песчаные и усадочные раковины, горячие и холодные трещины, спаи и недоливы. Уясните причины их образования и методы предупреждения дефектов. Ознакомьтесь с современными методами контроля в литейном производстве.
Раздел III. Обработка металлов давлением.
Сущность и область применения обработки давлением. Пластичность и влияющие на ее факторы. Прокат, волочение, прессование. Свободная ковка. Объемная штамповка. Оборудование, инструмент, приспособления. Штамповка жидкого металла. Завершающие и отделочные операции штамповки. Листовая штамповка. Оборудование, инструмент, приспособления. Операции листовой штамповки.
Обработка металлов давлением занимает одно из важнейших мест в промышленности. При этом достигается высокая производительность, экономное расходование металла и улучшение его механических свойств. Обработка металлов давлением основана на использовании пластических свойств металлов.
Раздел IV Основы сварочного производства.
Сущность и классификация способов сварки. Сварка различных металлов и сплавов.
Сварка - процесс соединения сталей путем установления межатомных связей между элементами при: местном и общем нагреве; пластическом деформировании; совместном действии того и другого.
Сварка основана на молекулярной диффузии свариваемых элементов и плавящегося электрода. Преимущества - меньший расход металла и трудовых затрат по сравнению с болтовыми и заклепочными соединениями. Ознакомится с классификацией сварки, с видами сварных соединений, маркировкой электродов для ручной дуговой сварки.
Раздел IV. Пайка металлов и сплавов.
Сущность и схема процесса. Способы пайки.
Раздел V. Физико-химические методы обработки.
Электроэрозионные методы обработки. Электрохимические методы обработки. Электромеханические методы обработки. Ультразвуковые методы обработки. Лучевые методы обработки.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 732; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!