Тепловые явления в процессе резания. Охлаждение резцов и деталей.
При резании металлов затрачивается работа на пластические и упругие деформации в срезаемом слое и в слое, прилегающем к обработанной поверхности и поверхности резания, а также на преодоление трения по передней и задней поверхностям резца.
Работа, затрачиваемая на пластические деформации, составляет около 80% всей работы резания, а работа трения — около 20%. Примерно 85—90% всей работы резания превращается в тепло.
Образующееся тепло поглощается стружкой — 50—86%, резцом—10—40%, обрабатываемой деталью — 3—9% и около 1% тепла рассеивается в окружающей среде излучением.
На величину температуры в зоне резания оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала, режимы резания, геометрические параметры инструмента и применение смазочно-охлаждающей жидкости.
При обработке стали выделяется больше тепла, чем при обработке чугуна. Чем выше предел прочности σв и твердость обрабатываемого материала, тем выше температура в зоне контакта инструмента с деталью.
С увеличением подачи температура в зоне резания повышается, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания. Еще меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания.
С увеличением угла резания δ и главного угла в плане φ температура в зоне резания возрастает, а с увеличением радиуса закругления резца r уменьшается.
Применение смазочно-охлаждающей жидкости существенно уменьшает температуру в зоне резания.
|
|
|
Высокая температура в зоне резания оказывает непосредственное влияние на износостойкость инструмента, состояние обрабатываемого материала, качество обработанной поверхности детали и производительность процесса резания.
15. Инструментальными являются материалы, основное назначение которых - оснащение рабочей части инструментов. К ним относятся инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы.
Свойства.
К важнейшим эксплутационным свойствам инструментальных материалов относятся: твердость, прочность, износостойкость и теплопроводность.
Твердость контактных поверхностей инструмента должна быть выше твердости обрабатываемого материалов. но с увеличением твердости ухудшается сопротивляемость инструментального материала хрупкому разрушению.
Прочность инструментального материала представляет собой способность материала сопротивляться пластическому и хрупкому разрушению в условиях механических и тепловых, в том числе знакопеременных нагрузок. Прочность зависит от ударной вязкости, предела выносливости и предела текучести в условиях сжатия и изгиба, а также от законов изменения этих характеристик при увеличении температуры.
Износостойкость измеряется отношением работы, затраченной на удаление определенной массы инструментального материала, к величине этой массы.
|
|
|
Для характеристики режущих свойств инструментальных материалов при повышенных температурах пользуются понятиями красностойкости, теплостойкости, сопротивления тепловому удару и теплопроводности.
Под красностойкостью понимается температура, вызывающая снижение твердости инструментального материала не ниже заданного значения. Под теплостойкостью инструментального материала понимают его способностью сохранять при нагреве твердость, достаточную для осуществления процесса резания. Теплостойкость характеризуется так называемой критической температурой. Сопротивление тепловому удару характеризует возможность разрушения инструмента в результате действия термических напряжений. Эта характеристика особенно важна в условиях использования относительно хрупких инструментальных материалов при прерывистом резании. Теплопроводность инструментального материала определяет интенсивность теплопровода из зоны резания, а следовательно, влияет на температуру контактных поверхностей инструмента.
|
|
|
16. Металлорежущие станки используются для обработки металлом резаньем. При нём снимается слой материала заготовки для получения детали заданной формы, размеров и частоты поверхности. На металлорежущих станках получают детали не требующих обработки. В качестве заготовки используют отливки, паковки и штамповки. Металлорежущие станки делятся на 10 групп. Токарные станки – предназначены для обработки тел, для снятие стружки кроме того по центру могут высверливаться отверстия.Сверлийные станки– предназначены для сверления.Шлифовальные и доводочные станки– для обработки поверхности шлифовальным кругом.Комбинированные– для проведения нескольких видов обработки.Зуба и резьба обрабатывающие станки –для нарезания. Фрезерные станки для обработки поверхности вращающейся фрезьбой.Строгательные– для обработки плоских поверхностей.Разрезные станки –предназначены для резанья. Разные станки. Резервная для новых видов.
21. Кинематические схемы станков представляют собой совокупность условных обозначений передач и механизмов в целях выяснения их взаимной связи и принципов работы. По таким схемам определяют все кинематические цепи и получают представление о конструкции станкаПривод металлорежущего станка– это совокупность механизмов, обеспечивающих заданные законы движения исполнительных органов станка. Различают механические, электрические, гидравлические и пневматические механизмы привода. Элементами механического привода станков являются валы, оси, зубчатые колеса, шкивы, муфты и т. Д
|
|
|
По назначению механизмы привода делятся на двигатели и механизмы для передачи преобразования, реверсирования и регулирования скорости движения.
23. Токарная обработка является наиболее распространенным методом обработки резанием и применяется при изготовлении осе-симметричных деталей типа тел вращения (валов, дисков, осей, пальцев. Режущий инструмент. При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки, фасонный инструмент и др.
Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом и применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д
, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт и др.) Сверление является одним из распространенных методов обработки на токарных станках и осуществляется для предварительной обработки отверстий. Предварительно обработать резанием отверстие в сплошном материале можно только с помощью сверла. В зависимости от конструкции и назначения различают сверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторные и др. Наибольшее распространение при токарной обработке получили спиральные сверла.
Перемещение режущего инструмента во время токарной обработки и его крепление на токарно-винторезном станке обеспечивают несколько узлов (сборочных единиц). Ниже приведено краткое описание работы некоторых из них.Приспособления для закрепления заготовок. Для крепления заготовок на токарных станках применяют двух-, трех- и четырех-кулачковые патроны с ручным и механизированным приводом зажима. Наиболее широко распространен трехкулачковый самоцентрирующий патрон. Способ установки и закрепления заготовок на станке выбирают в зависимости от их размеров, жесткости и требуемой точности обработки. Самой распространенной является установка обрабатываемой заготовки в центрах станка.
Заготовку обрабатывают в центрах в случае необходимости обеспечения концентричности обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки на станке, если последующую обработку выполняют на шлифовальном станке тоже в центрах и если это предусмотрено технологией обработки.
24. Тока́рный стано́к —станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.
В состав токарной группы станков входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т. д. начительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степениавтоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, свёрл, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.
Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования,фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.
Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные.
25. Большинство деталей машин и механизмов имеют круглые отверстия. Станки сверлильнойгруппы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий.
На сверлильных и расточных станках выполняются следующие ТО:Для получения отверстий по 12 – му квалитету точности в сплошном материале применяется операция сверления. Для обработки отверстий диаметром 
50-80 мм используются спиральные сверла, а для изготовления отверстий больших размеров – пустотелые кольцевые сверла. Шероховатость поверхности в этом случае соответствует Ra=100-12,5 мкм.
Отверстия до 7-го квалитета включительно обрабатываются последовательно тремя инструментами: сверлом, зенкером и разверткой.Для получения отверстий по 7-му квалитету диаметром 15-18 мм - 
в условиях серийного производства применяется двукратное развертывание, обеспечивая шероховатость поверхности Ra= 2,5мкм; Обработка отверстий под головки винтов, шурупов и заклепок производится зенкерами или зенковками соответствующей конфигурации. Торцы отверстий обрабатываются цековками (торцовками); Для обработки сквозных резьбовых отверстий применяются одиночные удлиненные метчики (машинные). Глухие резьбовые отверстия обрабатываются последовательно наборами из двух или трех метчиков.
26. В процессе шлифованияв качестве режущего инструмента используются абразивные круги. Шлифовальный круг состоит из большого количества острых и твердых абразивных зерен, связанных между собой специальной массой- связкой. Шлифовальный круг можно рассматривать как фрезу с большим числом мелких зубьев. В процессе шлифования каждое зерно, находящееся на периферии круга, работает как зуб фрезы, снимая стружки переменного сечения. Особенностями шлифовального круга по сравнению с другими режущими инструментами являются, с одной стороны, очень высокая твердость зубьев (зерен), а с другой, - способность кругов к самозатачиванию, которое происходит благодаря тому, что затупившиеся зерна поверхности круга выкрашиваются и в работу вступают новые острые зерна. Кроме того, сам процесс шлифования также имеет ряд положительных особенностей:Благодаря высокой твердости абразивных зерен можно шлифовать металлы любой твердости, включая твердые сплавы и неметаллические материалы (стекло, мрамор, камень и др.);Возможность работы при шлифовании с малыми глубинами порядка t= (1-2) мкм и соответственно с малыми силами резания позволяет этим легко достичь точности 6- гоквалитета;Обеспечение шлифованием шероховатости обработанной поверхности Ra= 0,32-0,16 мкм.В связи с этими особенностями ТП шлифования применяется в следующих случаях:окончательная обработка высокоточных деталей; обработка деталей с повышенными требованиями к качеству поверхности; обработка деталей после закалки; для черновых ТО при снятии твердой корки.На шлифовальных станках могут быть обработаны все виды наружных и внутренних поверхностей: цилиндрические, коническая, торцовые, фасонные и винтовые.
27. Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.
Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах. Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств; особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом).
Абразивные материалы характеризуются твёрдостью, хрупкостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.Абразивные материалы, применяемые для механической шлифовки и полировки полупроводниковых материалов, отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:
Шлифзерно (от №200 до 15),
Шлифпорошки (от №12 до 3),
Микропорошки (от М63 до М14)
Тонкие микропорошки (от М10 до М5).
31. Материя — объективная реальность, данная нам.
Материя несотворима, неуничтожима, вечна и бесконечна.
Типы материальных систем, известные современной науке:
1) элементарные частицы
2) поля
3) атомы
4) молекулы
5) макроскопические тела
6) геологические системы
7) и т.д.
Этим и другим материальным системам соответствуют структурные уровни организации материи (материя структурирована и систематизирована)
Атрибут — неотъемлемое свойство материи.
Структурность материи проявляется в существовании бесконечно многообразных материальных образований, каждое из которых представляет собой специфические единичные вещь, процесс, которые локализованы в пространстве и времени: Вселенная, галактика, звезда, планета, молекула, атом, элементарная частица и др. Вместе с тем они тесно взаимосвязаны между собой, так как одни материальные образования являются составными частями других, то есть входят в их структуру в качестве элементов.Системность материи появляется во взаимосвязи вещей и процессов, в регулярном пересечении структурных уровней организации материального мира, в постоянном нарушении автономии, «параллелизма» микро- , макро- и мегамиров, живого и неживого. Основная проблема здесь заключается в нерешенности вопроса перехода от неживой природы к живой в едином эволюционном процессе.Материя— это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю. Неотъемлемое свойство материи — движение.
Движение материи — любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия.
Материя не существует в бесформенном состоянии, из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложностей.
Для естествоиспытателей представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения.
В современном естествознании различают 3 вида материи:
Вещество — основной вид материи, обладающий массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы, многочисленные образовавшиеся из них материальные объекты. В химии вещества подразделяются на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные (химические соединения). свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул. Это и обуславливает различные агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное + плазма при сравнительно высокой температуре) переход вещества из одного состояния в другое можно рассмотреть как один из видов движения материи.
Физическое поле — особый вид материи, который обеспечивает физическое взаимодействие материальных объектов и систем.
Физические поля:
Электромагнитное и гравитационное
Поле ядерных сил
Волновые (квантовые) поля
Источник физических полей — элементарные частицы. Направление для электромагнитного поля — источник, заряженные частицы
Физические поля, которые создаются частицами переносят взаимодействие между этими частицами с конечной скоростью.
Квантовые теории — взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.
Физический вакуум — низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов.
Среднее число частиц (квантов поля) вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы, то есть частицы в промежуточном состоянии, существующие короткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы.Принято считать, что не только вещество, но и поле и вакуум имеют дискретную структуру. Согласно квантовой теории поле, пространство и время в очень малых масштабах образуют пространственно-временную среду с ячейками. Квантовые ячейки настолько малы (10-35—10-33 ), что их можно не учитывать при описании свойств электромагнитных частиц, считая пространство и время непрерывными.
Вещество воспринимается как непрерывная сплошная среда. для анализа и описания свойств такого вещества в большинстве случаев учитывается только его непрерывность. Однако, то же вещество при объяснении тепловых явлений, химических связей, электромагнитных излучений рассматривается как дискретная среда, которая состоит из взаимодействующих между собой атомов и молекул.
Дискретность и непрерывность присущи физическому полю, но при решении многих физических задач принято считать гравитационное, электромагнитное и другие поля непрерывными. Однако в квантовой теории поля предполагается, что физические поля дискретны, следовательно, для одних и тех же видов материи характерна прерывность и непрерывность.
Для классического описания природных явлений достаточно учитывать непрерывные свойства материи, а для характеристики различных микропроцессов — дискретные.
Непрерывность и дискретность — неотъемлемые свойства материи.
32.Металлы и сплавы, их строение и кристаллизация.Сведения о металлах и их сплавах накапливались веками, но настоящее развитие науки о металлах (металловедение) началось в XIX в. Основу современного металловедения положили русские инженеры П. П. Аносов (1799–1851) и Д. К. Чернов (1839–1921). Правильное понятие о металлах дал М. В. Ломоносов: «Металлы — тела твердые, ковкие, блестящие».
В настоящее время металловедение тесно связано с физикой и химией. Применение точной аппаратуры и внедрение различных методов испытания металлов (механических, оптических, электрических, рентгеновских) дало возможность исследовать и изучить природу и свойства многих металлов и их сплавов.
В анализе и обобщении результатов многочисленных исследований в области металловедения большая заслуга принадлежит русским академикам Н. С. Курнакову, А. А. Байкову, А. А. Бочвару, С. С. Штейнбергу, английскому ученому Робертс-Аустену, немецкому ученому Тамману, французским ученым Осмонду и Ле-Шателье.В результате многочисленных исследований выявлена способность металлов к взаимному растворению, образованию сплавов, отличающихся различной структурой и самыми разнообразными полезными свойствами. Благодаря этому значение металлических сплавов в технике непрерывно возрастает.
Строение металлов.Для металлов характерны особое внутреннее строение атомов и специфическая металлическая связь. Известно, что атомы металлов на внешней орбите имеют небольшое количество электронов. При близком расположении атомов электроны внешней орбиты легко отрываются и перемещаются между оставшимися ионами. Передвигаясь, электроны могут соединяться с ионами и образовывать нейтральные атомы.
Свободные электроны в металле обусловливают связь между ионами, т. е. создают силы сцепления, которые способствуют образованию кристаллов из ионов.
При передвижении электронов с внешней орбиты одного атома на внешнюю орбиту соседнего атома осуществляется гомополярная связь между одинаково заряженными ионами металла. Такая связь носит название металлической. При химическом соединении металлов с неметаллами имеет место гетерополярная связь между разноименно заряженными ионами.
Наличием в металлах свободных электронов объясняется их повышенная тепло- и электропроводность, а также другие свойства.
Металлы — кристаллические тела. Атомы металлов занимают строго определенное положение, образуя кристаллическую решетку. Для выяснения типа кристаллической решетки достаточно выделить из нее элементарную ячейку, последовательным повторением такой ячейки создается вся решетка.
Все типы кристаллических решеток принято группировать в системы в зависимости от вида образуемых атомами геометрических фигур. Так, различают кубическую, ромбическую, тетрагональную, гексагональную и другие системы кристаллических решеток. Для металлов наиболее характерными являются кубическая и гексагональные системы (рис. 1).
Элементарная ячейка кубической кристаллической решетки состоит из атомов, расположенных в углах куба. Такую решетку называют простой, но она не характерна для металлов. При кристаллизации образуются уплотненные решетки, которыми являются кубическая объемно-центрированная и кубическая гранецентрированная. В объемно-центрированной решетке атомы располагаются по углам и один в центре объема куба. Таким образом, в элементарной ячейке такой решетки девять атомов. По типу кубической объемно-центрированной решетки кристаллизуются железо, хром, ванадий, вольфрам.
Гранецентрированная решетка характерна тем, что кроме атомов, расположенных в углах куба, имеются атомы в центре каждой грани. Элементарная ячейка гранецентрированной решетки имеет 14 атомов. По типу кубической гранецентрированной решетки кристаллизуются железо, кобальт, никель, медь, алюминий, серебро, золото, платина и др.
По гексагональной системе кристаллизуются кобальт, кадмий, цинк и др. Элементарная ячейка гексагональной системы представляет собой 6-гранную призму. Атомы располагаются по углам, по одному в центре оснований и три в центре призмы. Такая элементарная ячейка насчитывает 17 атомов.
Кристаллические решетки характеризуются параметрами, т. е. расстояниями между атомами. Параметры измеряются в ангстремах (Е), при этом 1 Е = 10–8 см.
Атомы в кристаллических решетках металлов находятся на расстоянии 2–5 Е.
Для кристаллов характерны такие свойства, как анизотропия и наличие плоскостей скольжения.
Под анизотропией подразумевают неодинаковую величину показателей свойств в разных направлениях, что обусловлено разной плотностью атомов в различных плоскостях кристаллической решетки.
Аморфные тела обладают одинаковыми свойствами в разных направлениях, поэтому они изотропны.
Свойство анизотропности проявляется только для одного кристалла или монокристалла и не проявляется в поликристаллическом металле, т. е. металле, состоящем из большого количества кристаллов, ориентированных в разных направлениях. Таким образом, поликристаллические металлы обладают свойством квазиизотропности.
Кристаллические тела имеют плоскости скольжения или спайности. При действии механических сил по этим плоскостям происходит или сдвиг частиц, если металл пластичен, или отрыв, если он хрупок.
Характерным свойством некоторых металлов является также аллотропия, под которой понимают способность металлов изменять тип кристаллической решетки при определенной температуре. При этой температуре выделяется или поглощается тепло. Каждый тип кристаллической решетки при этом называется модификацией. Металлы, для которых характерны аллотропические превращения, т. е. те, которые могут иметь несколько модификаций, называют полиморфными.
При аллотропических превращениях имеет место образование новых кристаллов, это явление носит название вторичной кристаллизации в отличие от первичной кристаллизации, где кристаллы образуются при охлаждении жидкого сплава. Каждая модификация обозначается соответственно греческими буквами a, b, g, d, при этом каждая последующая буква от a до d обозначает модификацию, устойчивую в области более высоких температур. Металлы каждой модификации обладают различными свойствами. Аллотропические превращения характерны для таких металлов, как олово, железо и др.
Олово кристаллизуется в двух модификациях — a и b. Кристаллизация a-олова (серого цвета) происходит в кубической системе, а b-олова (белого цвета) — в тетрагональной при температуре 18°С. Однако при комнатной температуре такого превращения не происходит вследствие очень малой скорости образования зародышей кристаллов a-олова и малой скорости их роста. Только при температурах значительно ниже нуля (около –15°С) это явление происходит довольно быстро.
При переходе b-олова в a-олово оно рассыпается в серый порошок, что объясняется резким изменением плотности, так как удельный вес b-олова 7,3 г/см3, а a-олова — только 5,8 г/см3. Если в b-олове появляются кристаллы a-олова, то это приводит к «заражению» остальных участков a-оловом, что получило название «оловянная чума».
Наиболее важными модификациями железа являются a и g.
При нормальной температуре железо имеет кубическую объемноцентрированную решетку с параметром a = 2,86 Е (рис. 2). Железо этой модификации называют a-железом; a-железопластичный металл с сильно выраженными магнитными свойствами.
В процессе нагревания железа наблюдается температурная остановка, не связанная с аллотропическим превращением, — при температуре 768°С железо теряет магнитные свойства. Немагнитное железо с решеткой объемно-центрированного куба принято называть b-железом.
При температуре 910°С происходит первое аллотропическое превращение железа. Кубическая объемно-центрированная решетка b-железа переходит в кубическую гранецентрированную решетку g-железа с параметром при 1100°С а = 3,63 Е. Свойства железа при этом заметно меняются: оно приобретает повышенную пластичность и высокую вязкость, g-железо немагнитно.
Второе аллотропическое превращение происходит при температуре 1400°С, при которой гранецентрированная решетка g-железа переходит в объемно-центрированную решетку с параметром при температуре 1425 С а = 2,93 Е. Высокотемпературная модификация a-железа называется d-железом (оно немагнитно).
При температуре нагрева 1539°С чистое железо плавится. При охлаждении железа типы решеток изменяются в обратной последовательности.
Способность железа, титана, никеля, кобальта и некоторых других металлов при нагревании и охлаждении изменять тип кристаллической решетки имеет важное практическое значение, особенно при термической обработке.
Кристаллизация металлов.В жидком металле при высоких температурах атомы находятся в беспорядочном движении. Правильное кристаллическое строение металлы приобретают в процессе затвердевания, т. е. при переходе из жидкого состояния в твердое.
Процесс образования кристаллов при переходе вещества из жидкого состояния в твердое называется первичной кристаллизацией. Если же кристаллическое строение вещества изменяется в твердом состоянии, то такой процесс называется вторичной кристаллизацией.
Процесс первичной кристаллизации оказывает огромное влияние на свойства металла, на его структуру. Впервые этот процесс исследовал русский ученый Д. К. Чернов.
Для изучения процесса кристаллизации строят кривые охлаждения, которые показывают изменение температуры с течением времени по мере охлаждения расплавленного металла. Чтобы построить их, необходимо иметь прибор для измерения температуры и счетчик времени.
Кривые охлаждения жидких металлов изображены на рис. 3 (кривые 1, 2, 3).
На кривой 1 показана кристаллизация металла без переохлаждения. Это теоретическая кривая. Из нее видно, что переход металлов из жидкого состояния в твердое происходит при определенной температуре Ткр, называемой критической точкой, или температурой кристаллизации. Выше этой температуры металл находится в жидком состоянии, ниже — в твердом. Переход металла из жидкого состояния в твердое сопровождается выделением скрытой теплоты кристаллизации. Поэтому, несмотря на охлаждение, температура металла остается неизменной до окончания процесса кристаллизации (горизонтальный участок на кривой охлаждения). После окончания процесса кристаллизации металл в твердом состоянии равномерно охлаждается — кривая плавно идет вниз.
Практически при быстром охлаждении процесс кристаллизации металлов протекает несколько иначе. Чтобы вызвать кристаллизацию, жидкий металл нужно охладить до температуры, более низкой, чем температура кристаллизации, т. е. металл нужно переохладить.
Температура Тп, при которой практически начинается кристаллизация, называется фактической температурой кристаллизации. Разность между теоретической и фактической температурой кристаллизации называетсястепенью переохлаждения.
Степень переохлаждения п может быть незначительной (кривая 2) и большой (кривая 3). В последнем случае скрытая теплота кристаллизации выделяется из-за большого переохлаждения настолько бурно, что температура повышается скачкообразно (петля на кривой) и приближается к теоретической.
Так кристаллизуется, например, сурьма. Для большинства металлов степень переохлаждения при кристаллизации незначительна.При охлаждении жидкого металла до температуры Тп атомы в отдельных местах начинают группироваться так же, как в кристаллических решетках твердого вещества. Образуются отдельные центры кристаллизации, вокруг которых начинают расти кристаллы. Вначале кристаллы растут свободно, так как со всех сторон их окружает жидкий металл. В дальнейшем кристаллы начинают присоединяться друг к другу и расти только в направлении, где еще имеется жидкий металл. Это приводит к тому, что кристаллы, несмотря на их правильное внутреннее строение, получают неправильную внешнюю форму. Кристаллы неправильной формы называютсязернами, или кристаллитами.
От величины образовавшихся зерен, их формы и расположения зависят свойства металлов. Металлы и сплавы с мелкозернистым строением в отличие от металлов и сплавов с крупнозернистым строением имеют более высокую прочность и лучшую сопротивляемость ударным нагрузкам.
Некоторые металлы (железо, титан, кобальт, олово и др.) в твердом состоянии могут изменять свое кристаллическое строение.
Сущность вторичной кристаллизации состоит в том, что в твердом металле при определенных температурах происходит перегруппировка атомов (перекристаллизация), образуются новые центры кристаллизации, в процессе роста которых возникает новая кристаллическая решетка. Это приводит к изменению свойств металлов.
Особенно большое влияние на величину зерна оказывают посторонние примеси в металлах, играющие роль дополнительных центров кристаллизации.
Широко применяется процесс искусственного изменения размеров и формы зерен путем введения в расплавленный металл нерастворимых веществ — модификаторов.
Они создают дополнительные центры кристаллизации, благодаря чему металл или сплав получает мелкозернистое строение. Так, например, для стали в качестве модификатора применяют порошок оксида алюминия.
При кристаллизации металлов могут получиться кристаллы не только разных размеров, но и разной формы. Чаще всего образуется дендритная структура. Дендрит — древовидный кристалл (рис. 5). Образование дендритов объясняется неодинаковым отводом теплоты в разных направлениях и неодинаковым ростом кристаллов.
Металлические сплавы
Чистые металлы используют в электро- и радиотехнике и почти не применяют в производстве потребительских товаров, основными материалами для которых являются металлические сплавы.
Металлическими называются сплавы, состоящие из двух или нескольких металлов, а также сплавы металлов с неметаллами.
Широкое применение металлических сплавов для производства металлохозяйственных товаров обусловлено возможностью сравнительно легко и в широких пределах изменять их свойства. Для этой цели изменяют состав сплава и размеры зерен.
Большинство сплавов получают путем взаимного растворения компонентов в жидком состоянии. При затвердевании жидкого раствора в процессе первичной кристаллизации могут получиться твердые сплавы с различными строением и свойствами. Компоненты в твердом сплаве могут либо образовывать механические смеси кристаллов исходных элементов сплава, либо растворяться друг в друге, образуя твердые растворы, либо вступать в химические взаимодействия, образуя химические соединения.
Сплавы — механические смеси двух компонентов образуются тогда, когда они в твердом состоянии не растворяются друг в друге и не вступают в химическое взаимодействие. Сплавы — механические смеси (например, свинец—сурьма, олово—цинк) неоднородны по своей структуре и представляют смесь кристаллов данных компонентов. При этом кристаллы каждого компонента в сплаве полностью сохраняют свои индивидуальные свойства. Вот почему свойства таких сплавов (например, электросопротивление, твердость и др.) определяются как среднее арифметическое от величины свойств обоих компонентов.
Сплавы — механические смеси имеют хорошие литейные свойства.
Сплавы — твердые растворы характеризуются образованием общей пространственной кристаллической решетки атомами основного металла-растворителя и атомами растворимого элемента. Структура подобных сплавов состоит из однородных кристаллических зерен, подобно чистому металлу. Существуют твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.
При образовании твердого раствора замещения атомы растворимого компонента замещают атомы растворителя в узлах его кристаллической решетки. Твердые растворы замещения образуются обычно при сплавлении металлов между собой, когда их атомы имеют близкие размеры. К таким сплавам относятся латуни, медно-никелевые и др.
Твердые растворы внедрения образуются тогда, когда атомы растворимого компонента располагаются в решетке между атомами растворителя. Твердые растворы внедрения образуют обычно металлы с неметаллами (например, при растворении в железе углерода). Атомы неметаллов как меньшие по размерам располагаются между узлами кристаллических решеток металлов-растворителей.
Сплавы — твердые растворы являются самыми распространенными. Их свойства отличаются от свойств составляющих компонентов. Так, например, твердость и электросопротивление у твердых растворов значительно выше, чем у чистых компонентов. Благодаря высокой пластичности они хорошо поддаются ковке и другим видам обработки давлением. Литейные свойства и обрабатываемость резанием у твердых растворов низкие.
Химические соединения, подобно твердым растворам, являются однородными сплавами.
Важной особенностью их является то, что при затвердевании образуется совершенно новая кристаллическая решетка, отличная от решеток составляющих сплав компонентов. Поэтому свойства химического соединения самостоятельны и не зависят от свойств компонентов. Химические соединения образуются при строго определенном количественном соотношении сплавляемых компонентов. Состав сплава химического соединения выражается химической формулой. Эти сплавы обладают обычно высоким электросопротивлением, большой твердостью, малой пластичностью. Так, химическое соединение железа с углеродом цементит (Fe3С) тверже чистого железа в 10 раз.
Кристаллизация сплавов
Сплавы имеют более сложную структуру, чем простые металлы. В связи с этим процессы кристаллизации сплавов протекают значительно сложнее, чем металлов.
Особенности процессов кристаллизации сплавов можно проследить по кривым охлаждения. Как видно из кривой охлаждения сплава (рис. 6), его кристаллизация протекает в интервале от температуры начала кристаллизации (Тн. кр) до температуры конца кристаллизации (Тк. кр).
Температуры, при которых в металлах или сплавах происходят какие-либо превращения, называются критическими точками.
Следовательно, сплавы в отличие от чистых металлов при затвердевании или плавлении имеют не одну, а две критические точки.
Выше температуры начала кристаллизации (точка а) сплав находится в жидком состоянии. Ниже температуры конца кристаллизации (точка b) он будет в твердом состоянии. В интервале температур между критическими точками сплав состоит из жидкого раствора и твердых кристаллов.
Изучение процессов кристаллизации сплавов имеет большое практическое значение. При выборе режимов тепловой обработки и горячей обработки давлением, при выборе сплавов для литья необходимо знать их критические точки.
Для облегчения изучения сплавов их объединяют в системы.
К данной системе относят все сплавы, состоящие из одних и тех же компонентов и отличающиеся друг от друга лишь количественным соотношением этих компонентов, т. е. концентрацией. Так, например, к системе сплавов «свинец—сурьма» относятся все сплавы, состоящие из свинца и сурьмы и отличающиеся друг от друга лишь составом этих компонентов.
Количество сплавов одной системы, но разной концентрации настолько велико, что изучать по кривым охлаждения или нагревания все превращения, происходящие в каждом из них, практически невозможно, да и нерационально. Для изучения состояния сплавов выбранной системы в зависимости от температуры и концентрации строят диаграмму состояния.
34.Еще во второй половине XX в. в нашей стране уделялось большое внимание применению неметаллических материалов в различных отраслях промышленности и народного хозяйства в целом. Было налажено и постоянно наращивалось производство самых различных неметаллических материалов: синтетических смол и пластмасс, синтетических каучу—ков, заменяющих натуральный каучук, высококачественных полимеров с заданными техническими характеристиками, включая армированные и наполненные пластмассы.Пластические массы и другие неметаллические материалы обладают рядом превосходных физико—химических, механических и технологических свойств, что обусловило их широкое распространение в различных отраслях промышленности – машиностроении, электротехнике, электронике и др. Как конструкционный материал пластические массы все более вытесняют дорогостоящие металлы. Применение пластических масс дает возможность постоянно совершенствовать конструкции. Оснащение машин и оборудования, а также частичная комплектация различных узлов позволяют снизить их массу, улучшить надежность и долговечность работы, повысить производительность. Для производства пластмасс требуется в 2–3 раза меньше капитальных вложений, чем для производства цветных металлов. Исходными материалами для получения пластических масс служат дешевые продукты переработки каменного угля, нефти и природного газа. Пластмассы подвергают армированию для улучшения механических свойств. Для изготовления различных деталей, работающих в механизмах трения (скольжения) с небольшими нагрузками и скоростями, применяются такие неметаллические материалы, как антифрикционные полимерные и пластмассовые материалы. Эти материалы обладают небольшим коэффициентом трения, высокой износостойкостью, химической стойкостью, могут работать без смазки. Однако низкая теплопроводность, значительный (в десятки раз больше, чем у металлов) коэффициент термического расширения, небольшая твердость и высокая податливость ограничивают возможности их широкого использования. Более эффективно они применяются в комбинации с другими материалами, металлами и пластмассами.
Кроме того, в качестве фрикционных неметаллических материалов применяются тормозные тканые асбестовые ленты и фрикционные асбестовые накладки – формованные, прессованные, тканые, картонно—бакелитовые и спирально—навивные, которые могут эксплуатироваться во всех климатических зонах. Фрикционные асбестовые накладки применяются для узлов трения автомобилей, самолетов, тракторов, металлорежущих и текстильных станков, подъемно—транспортного оборудования и тепловозов. Ресурс таких неметаллических накладок, работающих в узлах трения, достаточно высок. Например, для автомобилей с дизелями он составляет 6000 моточасов, легковых автомобилей – 125 000 км, грузовых автомобилей – 75 000 км. Тормозные тканые асбестовые ленты применяются в качестве накладок в тормозных и фрикционных узлах машин и механизмов с поверхностной температурой трения до 300 °C.
Неметаллические материалы широко применяются в различных отраслях промышленности и хозяйства в целом.
35 Обработка материалов на металлорежущих станках.Для изготовления деталей машин применяются разнообразные материалы (металлы, пластические массы, древесина и др.). С целью придания материалам требуемой формы и свойств (при изготовлении из них деталей) их обрабатывают давлением, резанием со снятием стружки, отливают и т. д.
Одной из наиболее распространенных является обработка материалов резанием на станках. На металлорежущих станках выполняют различные работы, например: сверление отверстий, вытачивание деталей, имеющих форму тел вращения, обработка плоских и криволинейных поверхностей, фрезерование пазов различной формы, нарезка резьбы и зубьев шестерни, вырезывание шпоночных канавок на валах, разрезание заготовок и т. д.
Металлорежущий станок представляет собой машину, снабженную клинообразным инструментом и сообщающую заготовке перемещение относительно инструмента или, наоборот, инструменту относительно заготовки.
Поэтому для обработки заготовки на станке должны осуществляться: движение главное, или резания; движение подачи, установочные движения.
Движением главным, или резания, называется движение, при котором происходит отделение, стружки от заготовки режущим инструментом.
Движением подачи называется движение, которое необходимо для врезания режущего инструмента в заготовку. В результате этого создается возможность обрабатывать заготовку, т. е. снимать слой металла (стружку).
Установочными движениями называются все движения, осуществляемые на станке с помощью рукояток управления и ключей, которые необходимы для установки инструмента или заготовки в нужном положении.
Точение - один из наиболее старых видов механической обработки металлов. Благодаря сравнительно простому оборудованию и достаточно высокой производительности труда точение является одним из основных видов обработки металлов резанием и в настоящее время.
36 Методы наладки станков
Наладка станка – это подготовка его вместе с технологической оснасткой к изготовлению продукции (детали) с заданной производительностью с соответствием установленного технологического процесса для обеспечения заданной шероховатости поверхности и заданной точности размеров. Комплекс работ по наладке представляет собой настройку определенных режимов резания, установку зажимных приспособлений, режущего и вспомогательных инструментов и иных вспомогательных операций. После наладки рекомендуется обработать пару заготовок. Если после обработки размеры не соответствуют требованиям чертежа, то производят подналадку инструмента для получения требуемого размера или производят регулировку приспособления.
Подналадка станка – осуществляется в процессе эксплуатации станка, когда происходит переход на обработку другой такой же заготовки или изменение наладочного размера во время обработки. При подналадке производится дополнительная регулировка оборудования или оснастки в процессе работы для восстановления технических параметров , достигнутых при первичной наладке. Необходимостью подналадки является износ режущего инструмента, упругие и тепловые деформации механизмов станка. При переходе на обработку другой заготовки необходимо изменить режимы резания, сменить или отрегулировать приспособления, заменить или наладить режущий инструмент. По завершению подналадки станок должен обеспечить заданные функции с требуемым качеством изделия, а так же высокой производительностью изготовления заданного изделия.
Бесподналадочная смена режущего инструмента – служит для уменьшения износа режущего инструмента и ее сущность заключается в установке режущего инструмента при смене или переустановки которого не требуется дальнейшая корректировка для получения заданных размеров. К таким резцам можно отнести механические резцы со сменными пластинами.
Метод наладки по пробному проходу – данный метод применяют к каждой новой детали: обрабатывают небольшой участок поверхности заготовки, после чего измеряют полученный размер и делают корректировку глубины резания, для этого используют лимбы станка, индикаторные упоры. После получения необходимого размера обрабатывается вся поверхность. К достоинствам данного метода можно отнести простоту и независимость от способов базирования. Недостатками является потеря рабочего времени.
Метод наладки по пробным деталям – это предварительный расчет настроечного размера и последующая проверка при измерении обработанных на станке от 3 до 5 пробных деталей. Наладка станка считается правильной, если среднее арифметическое из размеров пробных деталей попадает в поле допуска. Преимущество метода является, наличие информации о действиях рабочего, необходимых для получения заданных параметров. Недостатками данного метода является потеря времени для расчета настроечного размера, изготовление пробных деталей и расчет среднего арифметического из размеров пробных деталей.
Метод наладки по первой готовой детали, эталону или шаблону – заключается в установке на неработающем станке инструмента до касания с деталью (эталоном или шаблоном). При наладке используют годную деталь изготовленную ранее. По конструктивным формам эталон имитирует обрабатываемую заготовку при ее базировании в приспособлении. Данный метод не имеет недостатков.
Токарю следует помнить, что прежде чем производить наладку станка, необходимо проверить его исправность. Перед началом работы токарь долен проверить перемещение салазок суппорта как вручную, так и в автоматическом режиме. Патрон должен быть надежно закреплен (резьбовой патрон дополнительно фиксируется хомутом). После данных операций необходимо проверить станок на холостом ходу.
37 Фре́зерные станки́ — группа металлорежущих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т.п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ.
Металлорежущий инструмент фрезерной группы станков. Концевые фрезы.
Во фрезерных станках главным движением является вращение фрезы, а движение подачи — относительное перемещение заготовки и фрезы.
Вспомогательные движения необходимы в станке для подготовки процесса резания. К вспомогательным движениям относятся движения, связанные с настройкой и наладкой станка, его управлением, закреплением и освобождением детали и инструмента, подводом инструмента к обрабатываемым поверхностям и его отводом; движения приборов для автоматического контроля размеров и т.д. Вспомогательные движения можно выполнять на станках как автоматически, так и вручную. На станках-автоматах все вспомогательные движения в определенной последовательности выполняются автоматически.
38 СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ.машины-орудия для просверливания цилиндрических и конических отверстий. В С. с. инструмент (сверло, зенкер, развертка) имеет вращательное движение резания и одновременно осевое поступательное движение подачи. Изделие при этом укрепляется неподвижно на столп станка. По роду привода, сообщающего инструменту вращение, С. с. разделяются на ручные, трансмиссионные и от индивидуального мотора. Движение подачи осуществляется вручную или автоматически через механизм подачи, действующий от общего привода станка. По расположению и количеству шпинделей С. с. разделяют на вертикальные и горизонтальные, одношпиндельные и многошпиндельные. Вертикальные С. с. в свою очередь подразделяются на станки с постоянным вылетом шпинделя (на колонке, настенные, настольные) и радиальные с изменяющимся вылетом. Радиальные С. с. предназначаются для сверления отверстий в тяжелых, громоздких изделиях. Суппорт шпинделя (головка) в этих С. с. может быть установлен в любом месте радиального рукава (хобота, стрелы), поворачивающегося вокруг колонки станка. Это дает возможность производить сверление отверстий без перестановки изделия. Помимо простых радиальных С. с. имеются универсальные, в к-рых шпиндель м. б. установлен под любым углом к столу станка. Горизонтальные С. с. применяются для обработки длинных, а также больших отверстий—свыше 50 мм. В последнем случае их наз. также горизонтально-расточными С. с. На жел.-дор. тр-те такие станки применяются для сверления и расточки отверстий в цилиндрах, дышлах и других деталях паровозов. Особый класс образуют переносные С. с. (сверлилки), к-рые встречаются трех родов: пневм. с приводом, действующим сжатым воздухом, электр. (электродрель) с электромотором, непосредственно объединенным со станком, и механ. с приводом от гибкого вала, получающего вращение от электромотора или небольшого двигателя внутреннего сгорания.
39 Назначение контрольно-измерительных приборов и инструментаПод измерением в машиностроении обычно понимается сравнение данной величины с другой величиной такого же рода, принятой за образец (длины с длиной, площади с площадью, угла с углом и т. д.). Технические измерения являются одной из важнейших основ производства, ни одна технологическая операция не выполняется без измерений размеров.Детали машин и механизмов изготовляются в разных цехах, а иногда и на разных заводах. В процессе сборки эти детали должны сопрягаться без дополнительной обработки, что требует высокой точности изготовления, которую без правильного и точного измерения осуществить невозможно. В большинстве случаев в машиностроении требуемая точность измерений колеблется от 0,1 до 0,001 мм. В соответствии с этим разработаны и конструкции измерительных инструментов и приборов.Ни одно измерение не может быть проведено абсолютно точно. Между измеренным значением величины и ее действительным значением существует всегда разница, которая называется погрешностью измерения. Чем меньше погрешности измерения, тем, естественно, выше точность измерения. Точность измерения характеризует ту ошибку, которая неизбежна при работе весьма точным измерительным инструментом или прибором определенного вида. На точность измерения оказывают влияние свойства материала измерительного инструмента и его конструкция. Точность измерения может быть достигнута только при условии выполнения установленных правил. Основные причины, понижающие точность измерения: 1)неудовлетворительное состояние инструмента (повреждение грани, загрязненность, неправильное положение нулевой отметки, неисправность); 2) нагрев инструмента; 3) неточность установки инструмента относительно детали или измеряемой детали относительно инструмента; 4) разность температур, при которых производится измерение (нормальная температура, при которой следует производить измерения, 20:С); 5) незнание устройства измерительного инструмента или неумение пользоваться им, неправильный выбор инструмента для измерения.Повышения точности измерения можно добиться повторным измерением с последующим определением среднего арифметического, полученного в результате нескольких измерений.
40 Режущая часть инструментов. Режущая часть любого металлорежущего инструмента представляет собой один или несколько режущих зубьев. Зуб инструмента имеет клиновидную форму в результате пересечения по режущей кромке передней и задней поверхностей.
В процессе обработки зубья инструмента врезаются в материал заготовки и режущими кромками срезают его в виде стружки.
Поверхность, по которой происходит отделение стружки от заготовки, называют поверхностью резания. Она является поверхностью движения режущей кромки относительно заготовки. Поэтому плоскость, проходящая через касательную к режущей кромке и вектор скорости резания, будет касательной к поверхности резания. Ее называют плоскостью резания.
Расположение режущего клина относительно поверхности резания характеризуют геометрические параметры режущей части, которые предопределяют характер протекания процесса резания. Величины геометрических параметров в любой точке режущей кромки характеризуются значениями переднего и заднего углов, а также угла наклона режущей кромки.
Передним углом в исследуемой точке кромки называется угол между нормалью к поверхности резания и перед ней поверхностью. Относительное положение поверхности резания и задней поверхности режущего клина в исследуемой точке режущей кромки характеризуется задним углом, как принято называть угол между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью резания, касательной к поверхности резания.
Однако эти определения неполны, так как не имеют указания о расположении плоскости измерения углов. В случае, когда направление скорости резания перпендикулярно режущей кромке, плоскость измерения углов и проводится перпендикулярно режущей кромке. По вопросу о положении плоскости измерения углов и при произвольном направлении движения режущей кромки по поверхности резания существуют различные точки зрения.
41 Основные свойства обработанных материалов.К основным свойствам обработанных материалов относятся: прочность при расколе и изгибе, модуль упругости и связь их с пределом прочности при сжатии.
Связь между пределом прочности при сжатии обработанных материалов и на растяжение при расколе в различных возрастах рекомендуется определять по корреляционным зависимостям (приложение 10, а, б):
R7p = 0,13R7сж - 0,7;
R28p = 0,14R28сж - 1,1 при Ккор = 0,93;
R90p = 0,13R90сж - 0,4 при Ккор = 0,84.
5.3. Связь между пределом прочности при сжатии и на растяжение при изгибе обработанных материалов приведена в приложении 10, в и определяется по следующему выражению:
R28u = 0,25R28сж - 1,75.
5.4. Для нормативных марок обработанных материалов значения предела прочности на растяжение при изгибе представлены в табл. 10.
Таблица 10
| Марка по прочности при сжатии | Прочность на растяжение при изгибе, кгс/см2 | |
| фактическая средняя | нормативная | |
| 10 | 0,8 | 1 |
| 20 | 4-9 | 4 |
| 40 | 8-14 | 8 |
| 60 | 13-17 | 12 |
| 75 | 17-20 | 15 |
| 100 | 23 | 20 |
5.5. Расчетный предел прочности на растяжение при изгибе определяют по следующему выражению:
Rpu = K∙Ru при Ккор =0,4-0,6.
5.6. Материалы, обработанные шлаковыми вяжущими, являются более деформативными по сравнению с цементоминеральными. Связь между пределом прочности при сжатии и модулем упругости таких материалов приведена в табл. 11.
5.7. Расчетный модуль упругости обработанных материалов при расчете дорожных одежд по ВСН 48-72 можно определять по следующему выражению: Ep = KE
Таблица 11
| Предел прочности при сжатии | Экспериментальный модуль упругости |
| 10 | 3000 |
| 20 | 3000-20000 |
| 40 | 4000-65000 |
| 60 | 6000-100000 |
| 75 | 11000-150000 |
| 100 | 20000-200000 |
Примечание. Модули упругости определяли на образцах-цилиндрах при испытании на сжатие и на образцах-балочках при испытании на изгиб.
Для некоторых марок по прочности обработанных материалов расчетные модули упругости приведены в табл. 12.
Таблица 12
| Предел прочности при сжатии | Расчетный модуль упругости |
| 10 | 1500 |
| 20 | 2000 |
| 40 | 4000 |
| 60 | 6000 |
| 75 | 7000 |
| 100 | 8000 |
48. Виды термической обработки металлов и сплавов:
отжиг – заключается в нагреве изделия или заготовки с последующим охлаждением в печи для термической обработки металлов. В результате операции снимаются остаточные внутренние напряжения, повышается пластичность и уменьшается твердость стали;
закалка – заключается в нагреве стали до температуры выше критической и последующим быстром охлаждении. В результате закалки прочность материала повышается, а пластичность падает;
отпуск – заключается в нагреве закаленной стали до заданной температуры, выдержке и охлаждении на воздухе (только сталь, склонную к отпускной хрупкости, охлаждают в воде). Отпуск является окончательной операцией термообработки. В результате этой операции снимаются (или уменьшаются) внутренние напряжения, деталь становится менее хрупкой и более пластичной. Отпуск бывает низким, средним и высоким;
нормализация – заключается в нагреве с последующим охлаждением на воздухе. Эта операция более быстрая и экономичная, чем отжиг, так как не требует охлаждения вместе с печью;
старение – заключается в форсированном изменении свойств материала, которое в природе происходит в течение длительного времени;
воздействие холодом – заключается в выдержке закаленной детали, остывшей до 200С, в охладителях (сухой лед, жидкая азотная кислота и пр.). применяется для изготовления режущего инструмента с целью повышения стойкости и производительности, измерительного инструмента – для полной стабилизации размеров.
Химико термическая методика предназначена для изменения состава стали в определенном слое. К этой группе методов относятся:
цементация – обогащение углеродом (науглероживание) поверхностного слоя стали. С помощью этого метода получают изделие с комбинированными свойствами: мягкой сердцевиной и твердым поверхностным слоем;
азотирование – обогащение поверхностного слоя азотом для повышения коррозионной стойкости, усталостной прочности изделия;
борирование – насыщение поверхностного слоя металла бором. Боридный слой придает изделию повышенную износостойкость особенно при сухом скольжении и трении. Кроме того борирование практически исключает схватываемость (или свариваемость) деталей в холодном состоянии. Борированные детали отличаются высокой стойкостью к кислотам и щелочам;
алитирование — насыщение алюминием. Применяется для придания стали стойкости к агрессивным газам (серный ангидрид, сероводород);
хромирование – насыщение поверхностного слоя хромом. Хромирование малоуглеродистых сталей практически не влияет на их прочностные характеристики. Хромирование сталей с более высоким содержанием хрома называется твердым хромированием, так как в результате операции на поверхности детали образуется карбид хрома, обладающий:
1. высокой твердостью;
2. окалиностойкостью;
3. коррозионной стойкостью;
4. повышенной износостойкостью;
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 1275; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!