Билеты по технологии отрасли

Билеты по технологии отрасли

№1. История развития и роль машиностроения в обществе.

Человеку необходимы для существования – материальные блага, которые черпают

из природы, преобразовывая в полезные предметы. Природа предоставляет мало

предметов, которые могут быть использованы без обработки. И часто

необходимо переработка, а следовательно и орудия труда.

В течении веков двигателем была мускульная сила, затем животные, ветер,

вода. Первый существ. шаг, первая промышлен. революция. В 18 веке была

изобретена паровая машина (в 1765 г. – первый вариант, 1784 -

промышленный). Появился источник энергии, независимый от природы –

компактный, передвижной.

Сейчас около 1/3 всех ресурсов сосредоточено в области машиностроении.

Около 1% работ нынче осуществл. вручную, следоват. сейчас машинная

цивилизация. Человек покорил природу и создал:

Ноосфера -искусственно созданная сфера, новое состояние биосферы, сейчас

человек физически не может существовать без нее.

Решающее значение для машиностроения (станкостроение) - машины способны

воспроизводить самих себя, как в прошлом (топор), так и в современности

(автомобилестроение).

Второй шаг - 20 век ознаменовался промыш. революцией. Главное изобретение

ЭВМ: автоматизация управления, переход к безбумажной информатике. В 21 веке

переход к безбумажной информации и к возможностям глобального управления.

Создается единое цифровое поле на основе цифровой формы.

№2. Машины и машиностроение. Понятие технологии машиностроения.

Машина - механич. устройство с согласованно работающими частями и

осуществляющее целесообразное движение для преобразования энергии,

материалов и информации.

Основные направления использования машин: энергетика, математика,

информатика. Основное назначение машин: частичная или полная замена

экономически целесообразной функции человека с целью облегчения труда и

повышения производительности.

Существует 3 вида машин (по выполняемым функциям):

1. Энергетические - для получения и преобразования энергии (далее разделяют

по видам энергии: химические, тепловые).

2. рабочие машины - осуществл. изменения формы, свойств, состояния,

положения (металлорежущ. станки, горнодоб. машины, автомобили).

3. информационные – для сбора, хранения, переработки и использования

информации (1945г. хранимая программа машина Фон Неймана).

Машиностроение - комплекс отраслей пром-ти, изготовляющий орудия труда,

машины.

Подразделяется (по структуре) на: топливно-энергетическая,

металлургические, химические, агропромышленное, транспортное,

электротехнические.

Изготовление машин требует умения, т.е. технологии. Технология: tehno-

умение, logos – знание. 1.Это наука о способах воздействия на сырье,

материалы. 2.Совокупность методов обработки сырья, материалов для получения

готовой продукции.

Выделяют технологии по отраслям:, общее машиностроение, приборостроение,

автомобилестроение и т.д.

Уровень развития машиностроения в стране определяет производительность

труда в гос-ве в целом , качество продукции, а также темпы НТП.

Важнейшие отрасли машиностроения:

Отрасли производящие орудия и инструменты: станкостроение,

инструментальная, металлорежущая, произ-во кузнечно-прессового

оборудования.

Произ-во качественных современных машин определяется уровнем технологий в

отрасли. И сама технология зависит от уровня применяемого оборудования.

№3. Машина, как объект производства. Составные части машины.

Основных части машины:

1.двигатель (снабжает энергией),

2.передаточный механизм (преобразовывает энергию в работу исполнительного

органа,

3.исполнительный орган. Современные тенденции упрощать, уменьшать -

глобальное направление техники.

4.Основная неподвиж.: деталь - корпус, станина, рама, где базируются

остальные устройства. Подвижные соединения (вал, отверстие): цилиндрические

поверхности.

Изделие – 1.Машины, детали в процессе производства. 2.Все то, что подлежит

изготовлению на предприятии.

Различают:

. Изделие основного произ-ва – все то, что подлежит реализации на стороне и

приносит прямой доход. Стремятся максимизировать.

. Изделия вспомогательного произ-ва – изделия, употребл. внутри

предприятия. Стремятся минимизировать.

От взаимоотношений этих двух производств определяется эффективность.

Устанавливают следующие виды изделий:

деталь – из однородного материала ,без применения сборочных операций,

простейший элемент машины (вал, шестеренка, втулка, корпус).

Сборочная единица, узел - изделие основные части которого, подлежат

соединению между собой на предприятии - изготовителе с помощью сборочных

операций.

Спецификация - документ где определяется состав этой сборочной единицы.

Комплекс -два больших специфицированных изделия не соединяемых на заводе-

изготовителе, но предназначаемых для выполнен. взаимосвязанных функций.

(метеорологический комплекс, пусковая установка ракеты).

Комплект - два или более изделия не соединяемых на заводе-изготовителе,

представляющие собой набор изделий и имеющие общие эксплутационные

предназначения вспомогательного характера (комплект запасных частей).

Исходные предметы, материалы.

1. Материалы - совокупность черных и цветных металлов, не металлических

материалов определенной номенклатуры и сортамента, предназначенного для

переработки.

2. Полуфабрикаты, заготовки – продукты труда, прошедшие обработку на одном

предприятии и предназначенные для дальнейшей обработки на другом

предприятии.

3. Комплектующие изделия – изделия предприятия поставщика приемлемые как

составные части изделия, выпускаемые заводом-изготовителем (изделия

выпускаемые заводом производителем: отделочные детали- стекло, сборочные

единицы – подшипники, насосы).

На представленных изделиях есть

Конструкторская документация (кд) - документ, предоставляемый

изготовляемому изделию, который определяет состав и устройство изделия,

содержит необходимые данные для его изготовления, контроля, приемки,

эксплуатации.

Существуют стандарты на изделия:

Чертеж общего вида - документ, изображающий конструкцию изделия, поясняющий

принцип работы. (общий вид судна, автомобиля).

Сборочный чертеж - документ, изображающий отдельные сборочные единицы этого

изделия и данные, необходимые для сборки. К ним прилагаются спецификации -

список составных частей изделия.

Чертеж детали (деталировка) – документ, содержащий графическое изображение

детали для изготовления.

Технические условия (ту) – текстовый документ, содержащий совокупность

требований к качеству изделия, его контролю и приемке.

№4. Качество машин (изделий). Критерии и показатели качества.

Качество машин – совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность,

удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Установлены следующие группы показателей качества:

1). Показатели назначения (ориентировка машин)– характеризует св-ва машины,

применительно к области ее использования.

2). Показатели надежностей – характеризует продолжительность эксплуатации

без отказов и нарушений функций.

3). Показатели технологичности – характеризуют эффективность производства и

эксплуатации машины.

4). Эргономические показатели – отражают удобство для человека при работе с

машиной, удобство управления.

5). Показатели стандартизации и унификации – характеризуют в машине степень

использования стандартных и унифицированных элементов.

Стандартизация –процесс установления и применения правил с целью

упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии

всех заинтересованных сторон, для достижения всеобщей оптимальной экономии

при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности (1962г.

Медунар. Организация стндарт-ии.)

Унификация – рациональное сокращение типоразмеров и видов изделий, имеющих

одинаковое назначение.

6). Патентно-правовые показатели – характеризуют степень патентной

защищенности изделия.

7). Экономические показатели – отражают затраты на разработку ,

изготовление и эксплуатацию машины.

8). Показатели безопасности – характеризуют степень опасности

эксплуатации машины для человека и окружающей среды.

Надежность машин – это свойство машины сохранять во времени в установленных

пределах значение всех своих параметров (мощность, производительность), при

условии соблюдения заданных режимов и правил эксплуатации.

Показатели надежности:

1. Вероятность безотказной работы.

2. Интенсивность отказов.

3. Средняя наработка на отказ.

Отказ – это событие, заключающееся в том, что изделие стало неспособным

выполнять заданную функцию с установленными параметрами.

Вероятность безотказной работы- это вероятность того, что в заданном

интервале t отказа не произойдет.

[pic], где N(t) – число изд. работающих в конце t, N0 – число изд.

работающих в начале испытаний.

Средняя наработка на отказ – это усредненная продолжительность работы

изделия без отказа.

[pic]

Интенсивность отказа -функция времени, показывающая распределение частоты

отказов во время эксплуатации. Можно изобразить кривую, которая отражает

экономич. сторону пр-ва.

1-выявление дефектов или приработка машины (определяет длительность

испытаний),

2-период нормальной эксплуатации (гарантия).

3-износ отдельных деталей.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность с заданными

параметрами до их предельного состояния с учетом ремонта и восстановления

работоспособности.

№5.Точность деталей машин, понятие квалитета, допуска. Шероховатость

поверхности.

В достижении высокого качества изготовления деталей и сборки машин,

наиболее сложной задачей явл. обеспечение заданной точности. Проблема

точности появилась в 16 веке при изготовлении пушечных ядер. Абсолютно

точного размера не существует.

Точность детали – степень соответствия готовой детали требованиям чертежа

по размерам, по геометрической точности, по степеням шероховатости.

Нет абсолютных требований.

Номинальный размер – заданный размер на чертеже конструктором.

В машиностроении существуют стандартные размеры:

4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63; 100 и т.д. – первый основной ряд.

Действительный размер – размер, установленный в процессе измерения с

определенной допускаемой прибором погрешностью.

Отклонения – разность м/у действительным и номинальным размером.

- иисправимый брак, D - номинальный размер

ES – верхний предел отклонения.

EI – нижний.

ES= Dmax-D

EI= Dmin- D

Допуск- интервал, в котором должны лежать размеры годной детали

(действительные): IT=ES-EI, если укладывается в IT – деталь годная.

Квалитет – степень точности в зависимости от номинального значения, есть 19

размеров.

IT01, IT0, ….. IT17… -международный стандарт, IT – «Допуск ISO».

IT7 – допуск по 7му квалитету.

Допуск зависит от квалитета:

IT5=2 мкм, IT7=35 мкм, IT10=140 мкм.

Нормальная экономическая точность IT7-9, высокая точность – 5-6, низкая –

10-14.

Посадка – характер соединений , которые определяют разностью размеров

отверстия и вала. Ели размер отверстия больше размера вала, то разность

между ними называют зазором, если наоборот, то называют натягом. Существуют

три вида посадок: посадки с зазором, посадки с натягом и переходные

посадки.

Качество поверхности -характеризуется ее шероховатостью. Вид пов-ти под

микроскопом:

Шероховатость - совокупность микро неровностей , образующих рельеф

поверхности на базовой длине.

Базовая длина - гостированное расстояние, на кот. определяется

шероховатость.

Характеристики шероховатости:

Ra – средне арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля на

базовой (средней) длине.

Rz – сумма средних абсолютных значений высот 5-ти наибольших выступов и 5-

ти наибольших впадин в пределах базовой длины.

Rz

(. – обозначение шероховатости пов-ти без указания вида обработки.

….. - обозначение шероховатости пов-ти, кот. должна быть получена уменьшен.

слоя материала.

….. - обозначение шероховатости пов-ти без удаления слоя материала.

Чем больше цифра, тем ниже качество пов-ти и выше ее шероховатость.

№6. Производственный и технологический процессы. Рабочее место.

Производственным процессом называют совокупность всех действий людей и

орудий труда, направленных на превращение сырья, материалов и полу

дубликатов в изделия.

Производственный процесс состоит из основных и вспомогательных процессов.

Основной процесс направлен на непосредственное изготовление изделия, а

вспомогательный необходим для подготовки и обслуживания основных.(текущий

ремонт, хранение материалов).

Различают 3 этапа в машиностроении:

1. Изготовление заготовок

2. Изготовление деталей

3. Сборка изделий

Технологический процесс – часть производственного процесса непосредственно

связанная с изменением физического состояния формы и размера предметов

труда.

Технологический процесс представляет собой полностью описание

последовательного изготовления изделия, описания применяемого оборудования,

материалов, инструментов, а также режимов работы и затраты времени на

изготовление изделия.

Для единообразного представления процессов описания в различных областях,

документы оформляются в соответствии с единой системой технологической

документации.

Технологический процесс состоит из отдельных операций.

Операция - это часть тех. процесса , выполняемая непрерывно на одном

рабочем месте над изготовлен. изделия.

Тех. операция является основной единицей производственного планирования и

учёта.

На основе содержания операций определяется трудоемкость изготавливаемого

изделия, устанавливается норма времени и расценки, определяется требуемое

кол-во оборудования, приспособлений, инструментов, определяется

себестоимость продукции и производится календарное планирование

производства.

Операции различают основные и вспомогательные.

Основные операции – непосредственно связаны с изготавливаемым изделием.

Вспомогательные операции – обслуживающие основные: наладка оборудования.

Каждая операция выполняется на рабочем месте.

Рабочее место – часть производственной площади, закреплённое за данной

операцией.

В составе рабочего места состоит основное и вспомогательное оборудование а

также технологическая оснастка. Рабочее место – атом организации

производства.

Технологическое оборудование основное – комплекс машин, механизированных

для выполнения тех. опер: прессы, гальванические ванны.

Технологическое оборудование вспомогательное – для организации основного

производства.

Технологическая оснастка – это тех. ср-во обеспечивающее приспособления

имеющегося оборудования для выполнения конкретных операций. Технологическая

оснастка включает:

. Станочные приспособления (необх. для точного и надежного крепления

заготовки в процессе обработки)

. Режущие инструменты (сверла, пилы).

. Вспомогательные инструменты (для крепления реж. инструментов в рабочем

органе стандарта).

. Измерительные инструменты (штангенциркуль).

Совокупность рабочих мест образует основную организационно технологическую

единицу пр-ва – производственный участок. Участок специализируется либо по

технологическому либо по предметному принципу. При техн. принципе

организации на уч-ках осуществляется однородные технологические операции.

При предметной форме организации на уч-ках осущ. пр-во и сборка отдельных

деталей, отдельных сборочных единиц. (коленчатых валов, коробок передач).

Совокупность уч-ков образует эк. автономную структурно административную

единицу предприятия – цех.

В основу организации цехов часто может быть положен предметно-технический

принцип. В соответствии с 3-мя этапами производственных процессов, на

большом предприятии разделяют цеха на группы:

1. Заготовительные(литейн, кузнечн, раскроя готового материала).

2. Обрабатывающие цеха (механич., термические, холодной штамповки).

3. Сборочные ( собственно сборочные, механо-сборочные, сваро-сборочные).

№7. Типы производства, их технологическая характеристика.

В зависимости от номенклатуры и объёма пр-ва различают типы:

- Единичное

- Серийное

- Массовое

Основной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления

операций. Он показывает отношение всех операций, выполняемых в течении

планового периода на участке или в цехе, к общему числу рабочих мест.

Кзо=О/Р О - операции, Р - раб.места

Когда Кзо =1-2 массовое производство

Кзо40 единичное

Характеристика типов производства

Единичный тип производства – при котором процесс изготовления одного или

нескольких изделий совсем не повторяется, либо повторяется через

неопределенные промежутки времени.

Должно быть гибким, способным приспосабливаться к изготовлению разных

изделий, для этого завод должен располагать универсальным оборудованием,

технологической оснасткой, высококвалифицированными рабочими – инженерами.

Технологический процесс имеет уплотненный характер. На 1 раб. месте

выполняется много операций.

Оборудование располагается по технологич. принципу. Оно характерно для

изготовления уникального оборудования: научных приборов, экспериментальные,

опытные образцы.

Серийное производство (основной тип) – при котором изготовление изделий

ведётся партиями, сериями регулярно повторяется через определенные

промежутки времени. (месяц, квартал)

Партия - кол-во. Серия – наименование.

Производство должно быть достаточно гибким, приспособленное к изготовлению

различных изделий, но в пределах своей специализации.

Технологический процесс преимущественно дифференцирован, расчленен на

отдельные операции, каждая закрепляется за отдельным рабочим местом.

Оборудование разных видов (общего назначения – универсальное,

специализированное - зуборезные станки, специальное – для отдельных

конкретных операций, агрегатное – из отдельных перестраевымых модулей,

автоматизированное).

Все оборудование должно иметь возможность переналадки – выпуска машин новой

серии.

Оснастка – переналаживаемая.

Квалификация рабочих операционники – выполняют одно и тоже на одном станке.

Оборудование располагают по типу станков и по ходу техн. процесса.

Серийное проз-во наиболее распространенное. Более 80% пр-ва в серийном

произ-ве.

Массовое произ-во – произ-во, при котором изделия ограниченной номенклатуры

выпускаются в больших количествах на протяжении нескольких лет.

Практически каждое раб. место постоянно закреплено за одной и той же

операцией. Применяется высокопроизводительное оборудование: автоматы,

полуавтоматы, агрегатные специальные станки, автоматические линии, спец.

Приспособления на каждую операцию, применяются специальные режущие и

измерительные инструменты.

Оборудование распространяют по ходу тех. процесса. Участки

специализируются предметно. Обработанные детали почти сразу идут на сборку.

Широко применяется автоматизация производств. процессов: основным и

вспомогательным путем использования промышлен. проводов. Наиболее

совершенной формой автоматизации явл. поточная (опирается на конвейер).

Характеризуется расположением операций по ходу тех. процесса. Длительность

всех операции синхронизируется и четко согласуется с тактом выпуска.

№8. Технологическая подготовка производства. Состав работ.

Каждое изделие обладает определенным жизненным циклом.

1).Появление потребности.

2).Конструирование (проектирование).

3).Произ-во изделия задан. Количества в установленных объемах.

4).Эксплуатация, определяемая сроками морального и физического износа.

5).Утилизация

Производственный процесс.

Производств. процесс состоит из 2х этапов:

1. подготовка произ-ва

2. собственно произ-во изделия

Под технологической обработкой понимается комплекс следующих работ:

1. Анализ технологичности конструкции нового изделия.

- контроль чертежей

- анализ возможностей изготовления нов. изделия средствами существующего

произ-ва

2. Анализ сертификации.

- составление ведомости покупных, заимствованных и оригинальных деталей

3. Составление расцеховки изделия.

- Т.е. перечень цехов, ч\з которые должен пройти заказ

- определяется загрузка каждого цеха и требуемое расширение мощности

4. Проектирование технологического процесса, изготовление и сборка изделий.

5. Анализ средств технологич. оснащения:

- закупка на стороне нового оборудования

- использование существующих средств и их обработка

- инструменты

- проектирование изготовления новых средств оснащения.

6. Доработка изготовлен. спец. средств тех. оснащения.

7. Разработка новой планировки участков и цехов.

8. Отладка технологии и оснащения на опытной партии изделия.

Подсчитывается акт о сдаче пр-ва в технологическую эксплуатацию. Подготовка

занимает от 1 до 7 лет, сейчас сокращают от 1до 5. Подготовку ограничивает

НТП. Подготовка использует автоматизацию.

№9. Свойства металлов и сплавов, применяемых в машиностроении.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВ-ВА – хар-ют способность материалов находиться под нагрузкой

не разрушаясь и вместе с тем деформироваться (изменять форму и размеры).

Внешняя нагрузка вызывает в тв. теле напряжение и деформацию.

Деформация – нагрузка, сила, отнесенная к единице сечения. [pic]

Напряжение – изменение размеров и формы тела под давлением приложенных сил

(внешних).

Различают упругую дефформацию (исчезает после снятия нагрузки), пластичную

(деформация остается после снятия нагрузки).

Колличественные значения механических свойств определяют в процессе

испытаний на специальных разрывных машинах.

Прочность – способность тв. тела сопротивляться деформации и разрушению под

действием внешних сил.

- предел прочности (в=Рмах/F0.знаменатель – исходное поперечное сечение,

имер. Н/м2 или Мпа.

- Предел текучести (т=Рт/ F0.

Пластичность – способность материала получать остаточное изменение формы и

размеров без разрушения.

Показатели:

Относительное удлинение [pic]

Относительное сужение [pic]

Для стали (т=650МПа-низкая,650-1300-средняя,1300-1400-высокая прочность.

Для алюминия (в=200-400 –средняя, для танталовых (в=800.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению другого

тела.

Твердость по Бринеллю (НВ) – определяется путем вдавливания стального

шарика под нагрузкой в поверхность испытуемого материала. После снятия

нагрузки остается луночка, и по размеру луночки судят о твердости. Для

стали НВ=150-200- средняя твердость.

Твердость по Роквеллу – в материал вдавливается алмазный конус, после

вдавливания остается отпечаток. Угол конуса равен 1360 и вдавливают с

разной силой (шкалы А, В, С, но используют шкалы А и С). По шкале С

оценивают твердость закаленных материалов HRC 20-70 среднее значение 45. По

шкале А оценивают твердость тонких менее прочных инструментальных

материалов HRA 70-85.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Коэффициент линейного расширения, электропроводность, теплопроводность,

окисление, намагничиваемость, удельная теплота плавления, коэффициент

трения (возникает благодаря силам взаимодействия между молекулами и атомами

соприкасающихся тел).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Определяют способность материала подвергаться различным методам холодной и

горячей обработки.

Жидкотекучесть – способность сплава наполнять форму.

Усадка – сокращение размеров и объема после остывания.

Ковкость – способность материала деформироваться при невысоком

сопротивлении и принимать нужную форму без разрушения.

Сваривание – способность металлов образовывать прочные соединения при

совместном расплавлении.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА.

Определяет долговечность материалов машине.

Хладноломкость – способность работать при минусовых температурах.

Жаростойкость – способность работать при высоких температурах.

Износостойкость – способность сопротивляться истиранию в процессе трения

деталей друг о друга.

Циклическая прочность – вал разрушается при нагрузке в 3 и 5 раз меньше,

чем в статическом состоянии.

№10. Черные металлы (чугуны и стали), Сортамент, основные виды, марки

материалов.

Черными металлами является железо и его сплавы. На долю черных металлов

приходится 95% мировой металлопродукции.

Марки:

Чугун Fe+C (3-4,5%).

В его состав могут входить полезные Mn & Si и плохие составляющие S & P

(вместе с коксом). Чугун делят на группы:

Серый чугун. (технический): СЧ32, где прочность -(в=32 кг/м2. Используют

для изготовления рам и станин машин.

Ковкий чугун. (более прочный): КЧ17-32 соответственно прочность-(в и

пластичность -(. Изготовляют крупные детали, работающих при динамичной

нагрузке: маховики паровых машин.

Высокопрочный жаростойкий чугун (300-400оС): ЧС5 (Si – 5% придает высокую

термостойкость)

Сталь – деформируемый ковкий сплав Fe+C (до 2%). Различают по химическому

составу:

Углеродистые стали. (Mn 1%, Si 0.45%).

1.Углеродистая сталь обыкновенного качества: Ст0 до Ст6 (7 марок), наиболее

известная Ст3, по мере увеличения цифры увеличивается содержание углерода и

прочность-(в. Из нее изготавливают прокат:

2.Сталь углеродистая качественная: Сталь 0, 8, 10, 15, 85. Цифры указывают

содержание углерода в сотых долях процента, т.е. в 0,01%. По мере

увеличения цифры (углерода) увеличивается прочность.

- Низкоугродистые стали: используют для заготовок холодной штамповки.

- Среднеуглеродистая – содержание С до 0,5%, самая известная Ст45.

Используют для большинства машин.

- Высокоугледистые – для изготовления деталей, работающих на износ,

закаливаемых до высокой прочности.

Сталь легированная конструкционная : для изготовления деталей машин.

Легирующие элементы: Mn Si Cr и Ni Mo W.

Низколегированные (10%).Fe>45. Маркируются и обозначаются цифрами и буквами: 1-ые две цифры

– содержание углерода в сотых долях, буквы – легирующие элементы, 2-ые

цифры – содержание этих элементов: Mn-Г, Si-С, Cn-Х, Ni-Н, Mo-М, W-В. Напр.

45Г, 10Г2С1, 15Г2Хф, 12Х2МН4А

Строительные легированные: 09Г2, 10Г2С1, 16Г2Хф. Из них широко используют

15Х, 20Х; 20Хр-хромованадьевые; 12ХР3А - хромоникелевые (пониженное

содержание S & P); 18ХТ – хромо марганцовистые изготовляют ответственные

детали машин в самолетах (там где необходима высокая надежность)

Высоколегированные. Кррозионостойкие 12ХН19; жаропрочные 10Х14Г14М4Т;

жаростойкие (без окисления до 8000С) 08Х17Н15М3.

№11. Цветные металлы и сплавы, характеристика основных марок Сортамент,

основные виды.

Алюминий – обладает низким удельным сопротивлением, хорошей

теплопроводимостью и хорошей коррозионной стойкостью (покрыт оксидной

пленкой). А999 (сод. Al 99,999%), А99,А95. Используют в машиностроении,

алюминий применяют в виде сплавов: деформируемые ал. сплавы – выплавляются

на основе Al, Mn; литейные ал. славы – изготовление деталей , которые

целиком отливаются Al–Si 150-2000, Al-Si-Cu (АЛ3, АЛ5) до 2700, Al-Mg

(АЛ8), Al-Mn (АМц), AL-Mg (АМг), Al-Mg-Si (АД), Al-Cu-Mn.

Медь и ее сплавы. Хорошо обрабатывается давлением и резаньем, обладает

высокой теплопроводностью, электропроводностью, устойчивостью к коррозии.

Латунь – сплав меди с цинком, обладающий достаточно хорошей прочностью и

коррозионной устойчивостью. Л80 (меди 80%). Применение в машиностроении,

приборостроении в химической промышленности.

Бронза – сплав, легирующими элементами являются различные металлы, кроме

цинка. БрОФ4-0,25 4%- олова 0,25%- фосфора, остальное медь. По сравнению с

предыдущим сплавом обладает большей прочностью, высокой коррозионной

стойкостью, антифрикционными свойствами. Сплав самый прочный, изготовляют

астрономические зеркала.

Медно-никелевые сплавы. Конструкционные: изготовление изделий из мельхиора

– МНЖМц30-1-1, МН19; нейзильбер МНЦ 15-20 (посуда). Электротехнические:

констант МНМц40-45 обладает высокой температурной стойкостью, изготовляют

нагревательные элементы; копель МНМц43-05.

Титан и его сплавы. Вошел с развитием машиностроения. «+» высокая

коррозионная стойкость, ненамагничиваемый, высокая удельная прочность,

низкая теплопроводность, низкий коэффициент линейного расширения. Бывают

литейные (ВТЛ, ВТ5Л, ВТ9Л- наиб. прочный 5000С), деформируемые.

Магний – в чистом виде Мг96, Мг95, Мг90. Подразделяют на литейные (Мл) и

арматурные (Ма).

Обладают последние повышенной герметичностью, используют при изготовлении

самолетов и ракет. «+»очень плотное соединение, «-»магний воспламеняется

при физической обработке.

№12. Основные операции термической обработки.

Назначение и виды термической обработки.

Термическая обработка - изменение физ. св-в или химич. состава материала

деталей в результате структурных превращений, происходящих при нагреве и

охлаждении его в различных средах.

Основные операции: отжиг – терм.опер, которая состоит в нагреве металла до

высоких температур и медленном охлаждении его вместе с печью (применяется

для возращения металлу пластичных свойств).

Нормализация – терм.обр, состоящая в нагреве стальных деталей до средних

температур, выдержки при этой t 400-500’C для равномерного нагрева и

последующего охлаждения на воздухе (частично восстанавливает свою

пластичность и частично сохраняет свою твердость).

Закалка – нагрев металла до высоких t 900-1000’C, выдержка при этой t для

нагрева и быстром охлаждении в воде (приводит к высокой твердости,

жесткости, упругости, но металл при этом почти полностью теряет

эластичность).

Отпуск – состоит в нагреве металла до разной t (низкий –150-200’C, средний

–250-350’C, высокий – 400-500’C), выдержки при последующем медленном

охлаждении (производится для снятия внутреннего напряжения в металле,

снижения хрупкости при сохранении требуемой твердости).

Старение - терм. операция, применяемая для стабилизации св-в и размеров

детали на протяжении длительного срока их службы. Различают: 1-естественное

- материал оставляется на открытом воздухе на 3-5 лет под навесом, 2-

искусственное- при t 100-120’C происходит нагрев в печи в течение 5-7 дней,

а затем также медленно охлаждают.

Это были основные операции, позволяющие из данного металла получать

различные св-ва.

Химико-термическая обработка – обработка с целью придания поверхностному

слою детали, за счет насыщения различными элементами, высокой твердости,

износоустойчивости при мягкой сердцевине.

Цементация – поверхностное насыщение малоуглеродных сталей углеродом до 0,8-

0,9%, а последующая закалка и отпуск дадут твердость, высокопрочность,

износоустойчивость. Fe2C – карбид, высокая твердость (зубчатые колеса

подверг. данной операции).

Азотирование – поверхностное насыщение стали азотом в среде аммиака NH3

(поверхностный слой приобретает высокую поверхностную твердость до HRC 70-

72, высокую износоустойчивость и коррозийную устойчивость, нитриды железа

обладают высокой твердостью).

Цианирование – одновременное поверхностное насыщение стали азотом и

углеродом при длительном нагреве в расплаве цианистых солей: NaCn, Ca(CN)2.

Диффузионная металлизация – насыщение поверхностного слоя металлами Al -

алитирование, хромом – хромирование, кремнием – селицирование, бериллием -

бериллизация. За счет диффузии проникают внутрь и дополнительно лигируют.

Значит, для конструкции берут достаточно дешевый материал, и с помощью

термической обработки (химико-терм.) придают поверхностному слою особые св-

ва.

Технология обработки.

Характер, вид, объем определяется конструктором. (40% сталь, 25% из чугуна

и цв. метал.) Формы организуются: в спец. терм. цехах, в терм. отделениях

цехов (некрупные изделия, серийное производство), на рабочих местах,

непосредственно в цехе на месте обработки детали.

Термическая обработка состоит из следующих операций:

Подготовка изделий (мойка): очистка поверхности от загрязнений (масло,

пыль), которые могут вызвать неконтролируемое насыщение некоторыми

элементами. Выполняется в специальных моющих машинах в сочетании с

механическим и химическим воздействиями. Сушка осуществляется горячим

воздухом.

Нагрев заготовки и выдержка при заданной температуре: самая трудоемкая,

дорогая и ответственная операция, выполняющаяся в специальных термических

печах. Печи делятся по способу нагрева: 1.газопламенные (за счет сгорания

природного газа, применимо для крупных деталей), 2.электрические (печи –

сопротивления, для деталей средних размеров, похожи на колодца в полу),

3.ТВЧ – токи высокой частоты (нагрев поверхности за счет конвекции,

использование индуктора и частоты 1000-10000 Гц, нагревается лишь

поверхность детали). Все печи, как правило, имеют соответствующую

автоматику, которая обеспечивает определенную скорость нагрева, температуру

в зоне печи, соответствующее время выдержки, определенная скорость

охлаждения.

При нагреве детали при высокой t, в присутствии воздуха, происходи

окисление и обезуглероживание, железо окисляется, образуется окалина.

Поэтому для предотвращения этого, в рабочем пространстве печи создают

газовую защитную атмосферу.

Чаще всего применяется сжигание природного газа – метана. В малых объемах

печей (в электрических) применяют инертные газы – аргон, гелий. Существуют

ванные печи, которые наполняют NaCl. При температуре 800’C происходит

быстрый и равномерный нагрев (теплоотдача при непосредственном контакте,

отсутствие окисления).

Охлаждение с определенной скоростью и в определенной среде.

1.При нормализации – с печью или на воздухе. 2.При закалке – быстрый

перенос из печи в охладительную ванну.

В качестве охладительной среды применяют: воду, водные растворы солей,

минеральное масло. Вода – наиболее дешевый вид, обеспечивает высокую

скорость охлаждения, получается самая высокая твердость, но процесс часто

нарушается появлением паровой подушки, которая препятствует охлаждению.

Минеральное масло – более мягкая закалка, но минеральные ванны значительно

дороже водяных, существует опасность воспламенения масла. Водные растворы

соли - для повышения теплоемкости, теплопроводности.

Очистка от окалины. При образовании окалины – оксида железа (очень хрупкого

соединения) выполняются операции для его удаления: механическим путем для

крупных (средних деталей), дробеструйная, пескоструйная, химическим,

электро-чимическим путем.

№13. Общие сведения о процессах литья. Оборудование для плавки.

Литье – процесс изготовления фасонных (сложной формы) заготовок, путем

заливки расплавленного металла в форму, внутренняя полость которых имеет

конфигурацию детали.

После затвердевания металла форма разрушается, и получается отливка.

Литейные цеха - заготовительные.

Литье – наиболее простой и дешевый способ формирования заготовки. Масса

заготовки может быть от нескольких граммов до нескольких тонн. Около 50%

деталей получают литьем. Льются почти все сплавы черных металлов. Литье

отличается высоким объемов ручных работ, а также является вредным

производством.

Технологический процесс литья. 1 – изготовление форм, стержней, 2 – плавка

металла из чушек, 3 – отливка металла в данную форму: заливка жидкого

металлов форму, охлаждение и затвердевание жидкого металла в формах,

извлечение или выбивка заготовки из формы, удаление литников и очистка от

формовочной земли.

Скарп –

Очистка –

От точности и качества литейной формы зависит качество отливок. Литейные

формы различают: разовые (на каждую отливку каждый раз делают новую форму),

полупостоянные (на 10 отливок , потом теряют прочность), постоянные (число

отливок 103-105 штук).

Оборудование для плавки.

Главное оборудование в литейных цехах – печи для расплавления металла.

Вагранка. Маленькая доменная печь, для плавки чугуна. 1металлический корпус

из чугуна, 2огнеупорный кирпич футеровка - кварцевый кирпич (до t 2300-

2500’C), 3шихта - чередующиеся слои чугуна и кокса, 4дутье – отверстия с

помощью которых подача кислорода, 5летка, которая периодически открывается,

чтобы выпустить расплавленный металл. Температура в печи 1400-1500’C.

Дуговая электропечь. 1 электроды (из графита, вольфрама), 2 керамическая

футеровка, 3 каркас из дешевого материала, 4 заготовки, исходный материал.

Температура в печи – 2500’C.расплавленный металл практически без примесей.

Расплавленный металл, помещенный в ковши, развозят по цеху.

Индукционные печи. Создается электромагнитное поле высокой частоты, за счет

которого происходит плавка особых металлов. Температура в печи – 1500-

1600’C. 1тигель.

Электрические печи сопротивления. Существуют тены - спираль из нихрома.

Металл помещается и нагревается за счет потоков излучения, конвекции. Печи

применяются для плавления цветных металлов.

Печи данное оборудование сложное, дорогостоящее. И процессы плавки –

периодические.

№14. Литье в землю. Понятие модели, формы и стержней.

Древнейший способ литья. Два варианта выполнения:1 ручная формовка по

деревянным моделям, 2 машинная формовка по металлическим моделям.

1 ручной формовкой по деревянным моделям:

используется в единичном и малосерийном производстве, для получения

заготовок сложной конфигурации мелких и средних размеров (до 200 т), для

черных и цветных металлов. Название происходит из-за того, что материал

модели – дерево. Формовочная смесь состоит из земля + глина + песок.

Отливка модели отличается:

Припуск – набавляют на обрабатываемые поверхности, чем больше припуск , тем

больше механической обработки. Его величина Z=0,5-1 мм до 15-20 мм, средний

припуск 3-5мм.

Для извлечения деталей из формы перпендикулярно плоскости разъема делают –

уклоны (внутренние и внешние), что требует дополнительных расходов.

Для упрощения формы - напуски, закрывают сплошным металлом.

На острых углах радиус скругления – галтель.

Модель – деревянная.

Состоит из двух частей:

Чтобы определить нахождение стержня необходим знак – возвышение.

Формовка.

Землю уплотняют.

Разбирают форму и извлекают модель. В земле пустота, куда вставляют

стержень, если предусмотрено отверстие.

Для заливки металла – литник, через выпор смотрят степень заливки металлом

данного пространства. После остывания, извлекают отливку, земля разрушается

и уходит через решетку. Земля идет на повторное использование.

Достоинства: получение отливок любой точности и конфигурации,

неограниченные размеры, сравнительная низкая себестоимость (опоки

многоразовые).

Недостатки: низкая производительность, длительный процесс, низкая точность

14-17 кв., низкое качество поверхности Rz = 400000 мм , значительные

расходы на литники (отхода до 35%), большие припуски и последующие большие

отходы в стружку, тяжелые условия труда.

2 машинная формовка по металлическим моделям.

Применяется в серийном производстве и массовом. Отжиг: половинки моделей

делают из металла (алюминий) и прикрепляют намертво подмодельной плите.

Заполнение формы происходит на формовочных машинах.

Страницы: 1, 2, 3