Кафедра «ремонт машин и технология конструкционных материалов»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА «РЕМОНТ МАШИН И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

студентам заочной формы обучения

по направлению подготовки бакалавриата «Агроинженерия»

 

 

Ижевск 2013 г

 

УДК

ББК Р-

 

Методическое указание составлено на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного приказом МО РФ по направлению подготовки бакалавров по направлению «Агроинженерия» «___»___________

 

Методическое указание рассмотрено и рекомендовано к изданию кафедрой «Ремонт машин и технология конструкционных материалов» ИжГСХА, протокол №­­­­­­­­­­­­­­­­­­___от_________20 г.

Рекомендован к изданию методической комиссией агроинженерного
факультета ИжГСХА, протокол №__ от_____ 20 г.

 

Рецензент:

Харанжевский Е.В. – к.т.н., доцент кафедры «Общая физика» ГБОУ ВПО Удмуртский ГУ

 

 

Составители:

Стрелков С.М. – к.т.н, доцент кафедры «Ремонт машин и технология конструкционных материалов», Ипатов А.Г. – к.т.н, доцент кафедры «Ремонт машин и технология конструкционных материалов»

 

Ответственный за выпуск - зав. кафедрой «Ремонт машин и технология конструкционных материалов» к.т.н. доцент Широбоков В.И.

 

Методическое указание по материаловедению и технологии конструкционных материалов: Методическое указание/Состав. С.М. Стрелков, А.Г. Ипатов Ижевск: ИжГСХА, 2013г.

В методическом указании приводятся методические сведения, ориентирующие студентов на изучение дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов». Методическое указание рассчитано для студентов 1 курса заочного отделения инженерных факультетов по направлению бакалавриата «Агроинженерия».

 

ББК

УДК.

© ИжГСХА, 2013

© Стрелков СМ.

© Ипатов А.Г.

Содержание

Раздел I 5

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.. 5

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА.. 5

Раздел 2. 8

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ МОДУЛЕЙ КУРСА 8

2.1 МОДУЛЬ 1 - МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.. 8

2.1.1 Строение и свойства металлов и сплавов. 9

2.1.1.1 Общие сведения о металлах. 9

2.1.1.2 Способы получения металлов. 10

2.1.1.1 Пластическая деформация и рекристаллизация. 12

1.1.1.4 Основы теории сплавов. 12

2.1.2 Железоуглеродистые сплавы.. 14

2.1.2.1 Диаграмма состояния системы железо-цементит. 14

2.1.2.2 Углеродистые стали. 15

2.1.2.2 Чугуны.. 15

2.1.2.2 Легированные стали. 15

2.1.2 Термическая обработка стали. 16

2.1.3.1 Основы теории термической обработки стали. 16

2.1.3.1 Технология термической обработки стали. 17

2.1.3.1 Основы химико-термической обработки. 18

2.1.4 Материалы, применяемые в автомобилях, тракторах и сельскохозяйственных машинах. 18

2.1.4.1 Конструкционные стали и сплавы.. 18

2.1.4.2 Инструментальные стали и твердые сплавы.. 19

2.1.4.3. Стали и сплавы с особыми физико-химическими свойствами. 20

2.1.4.4 Цветные металлы и сплавы.. 21

2.1.4.4 Порошковые (металлокерамические) сплавы.. 21

2.1.4.4 Неметаллические материалы.. 22

2.2 МОДУЛЬ 2 - ГОРЯЧАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ.. 22

Введение. 22

2.2.1 Литейное производство. 23

2.2.1 Обработка металлов давлением.. 24

2.2.3 Сварка металлов. 26

2.2 МОДУЛЬ 3 - ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ.. 30

МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ.. 31

2.2.1 Цель и задачи темы.. 31

2.3.2 Процесс резания и его основные элементы.. 31

2.3.3 Физические основы процесса резания металлов. 32

2.3.3 Металлорежущие станки. 33

2.3.3.1 Основные механизмы металлорежущих станков. 33

2.3.3.1 Эксплуатация металлорежущих станков. 34

2.3.3.1 Токарная обработка. 35

2.3.4.4 Сверление, зенкерование, развертывание. 36

2.3.4.5 Фрезерование. 38

2.3.4.6 Строгание, долбление и протягивание. 39

2.3.4.7 Зубонарезание. 40

2.3.4.8 Резьбонарезание. 41

2.3.4.8 Шлифование и методы доводки поверхностей. 42

2.3.4.8 Специальные методы обработки материалов. 43

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.. 46

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ. 46

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1. 47

Материаловедение. 47

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ № 2 и № 3. 58

Технология конструкционных материалов. 58

Вопросы к контрольной работе №2. 59

Горячая обработка металлов. 59

ПРИЛОЖЕНИЕ. 79

 

 

Раздел I

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

 

Методические указания составлены в соответствии с про­граммой дисциплины «Материаловедение и технология кон­струкционных материалов».

Приступая к изучению данной дисциплины, необходимо иметь учебную литературу и настоящие методические указа­ния.

Рекомендуется освоение материала курса совмещать с практическим изучением каждого раздела на соответствую­щих производственных предприятиях. Это осуществляется путем ознакомления с технологическими процессами, кон­струкцией и работой применяемых машин и оборудования (печи, молоты, станки и т.д.). Практическое ознакомление с производственными процессами и оборудованием намного облегчает изучение материала по учебным пособиям, закреп­ляет полученные знания, способствует успешному выполне­нию лабораторных работ во время лабораторно-экзамена­ционной сессии.

После изучения каждой темы необходимо ответить на вопросы для самопроверки. Когда будут изучены все темы соответствующего раздела, следует в письменном виде от­ветить на вопросы контрольных работ. Порядок выполнения контрольных работ изложен в конце методических указаний.

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

 

Цель изучения дисциплины - познание природы и свойств материалов, а также методов их упрочнения, горячей обработки и обработки резанием для наиболее эффективного использования в технике. Задачи дисциплины заключаются в раскрытии физической сущности явлений, происходящих в материалах под воздействием на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации и их влияние на свойства материалов. Установить зависимость между составом, строением и свойствами материалов. Изучить теорию и практику термической, химико-термической обработки и других способов упрочнения материалов. Изучить влияния технологических методов получения и обработки заготовок на качество деталей, для последующего обоснованного выбора материала, формы изделия и способа его изготовления с учетом требований технологичности.

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

 

Руководствуясь методическими указаниями, в межсес­сионный период студент-заочник самостоятельно изучает дисциплину «Материаловедение и технология конструкцион­ных материалов» по рекомендуемым учебникам, которые он может получить в библиотеке образовательного учреждения. После изучения каждой темы рекомендуется устно ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце каждой темы в методи­ческих указаниях.

Для контроля усвоения изученного материала учебным планом предусматривается выполнение трех контрольных ра­бот: одна на первом курсе в первом семестре и две на первом курсе во втором семестре, выполняемых до начала лабораторно-экзаменационной сессии (ЛЭС). На ЛЭС студенты первого курса 1 семестра занимаются 22 ч (14 ч лекций и 8 ч лабораторных занятий), во втором семестре 10 ч (10 ч лабораторных).

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986.

2. Лихтин Ю. М. Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машино­строение.1990.

3. Мозберг Р. К. Материаловедение. М.: Высш т.к.. 1991

4. Дриц. М. Е.. Москалева М. А. Технология конструкционных: мате­риалов и материаловедение. М.: Высш. шк„ 1990.

5. Практикум по технологии конструкционных материалов и Мате- рналоведению/С. С. Некрасов, Г. К. Потапов, А. М. Пономаренко и Др.: Иод общ ред. С. С. Некрасова. М.- Агропромиздат, 1991

6. Технология конструкционных материалов/А. М. Дальский. И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др.: Под общ. ред. А. М Дальско­го. М.: Машиностроение, 1985.

7. Кондратьев Е. Т. Технология конструкционных материалов и ма- териаловедение. М.- Колос, 1983.

8. Справочник сварщика/Ю. А Денисов, Г. И. Кочена. Ю. А. Маслов Под общ ред. В В Степанова -М.: Машиностроение, 1982.

9. Некрасов С. С Обработка материалов резанием М: ВО агропромиздат, 1988.

Раздел 2

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ МОДУЛЕЙ КУРСА

МОДУЛЬ 1 - МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Введение

Материаловедение — наука, изучающая строение и свой­ства материалов и устанавливающая связь между составом, строением и свойствами, а также разрабатывающая пути воздействия на их свойства с полью получения необходимых эксплуатационных характеристик.

Большой вклад в развитие этой пауки сделали паши оте­чественные ученые и производственники: М. В. Ломоносов, П. П. Аносов, Д. К. Менделеев, Д. К. Чернов, А. М. Бутле­ров, Н. С. Курнаков, С. Б. Лебедев, Г. В. Курдюмов, А. Д. Байков, А. М. Бочвар и их последователи. Вспомните из школьной программы, почитайте рекомендуемую литера­туру и уясните конкретные вклады наших ученых в развитии науки материаловедения. На примере техники нашего хозяй­ства составьте список материалов, из которых изготовлены детали машин, а также конструкции. Огляни­тесь вокруг себя, остановитесь на мгновение, проанализируй­те материалы, из которых изготовлены окружающие вас привычные и необходимые предметы, здания, сооружения. Инженеру нужно знать свойства материалов, прежде чем назначить конкретный материал для конкретной детали. От чего зависят свойства материала? От его строения. Как по­лучить такое строение материала? Как получить исходный материал? Из чего? Как изготовить деталь, конструкцию, от­вечающих требованиям эксплуатации? На эти и многие дру­гие вопросы отвечает наука, у подножия изучения которой вы стоите. Интересно? Если да, то в путь!

 

2.1.1 Строение и свойства металлов и сплавов

Общие сведения о металлах

Прежде всего, нужно уяснить, что такое металл, какими основными свойствами обладают металлы и чем эти свойст­ва обусловлены. Ознакомиться и разобраться с классифика­цией металлов. Уяснить атомно-кристаллическое строение ме­таллов, отличие их строения от строения неметаллов. Узнать основные типы кристаллических решеток. Здесь нужно разо­браться, почему металлы, имеющие однотипные кристалли­ческие решетки, обладают неодинаковыми свойствами. Харак­теристики кристаллических решеток — параметры, координа­ционное число, плотность упаковки. Ознакомиться с основ­ными типами связей, встречающимися в твердых телах и в металлах в частности. Уяснить отличие строения «реальных» кристаллов от «идеальных». При этом необходимо понять, что металлы, используемые в практике, тела поликристаллические, состоят из множества мелких кристаллов - зерен, в которых имеется большое количество точечных, линейных и поверхностных дефектов (вакансий, дислокаций). Уясните их появление в кристаллах и влияние на свойства металлов, об­ратив особое внимание на роль дислокаций при пластической деформации. Познакомьтесь с явлением анизотропии свойств в кристаллах и возможности получения этого явления у поликристаллического металла. Разберитесь с явлением аллотро­пии металлов и в его использовании для получения нужных эксплуатационных свойств металлов.

При рассмотрении вопросов плавления и кристаллизации металлов нужно разобраться в термодинамических основах фазовых превращений. Следует уяснить, что стремление к наименьшему запасу свободной энергии, которое обусловли­вает плавление и кристаллизацию металла, является част­ным случаем общего закона природы. Этим же объясняется наличие при разных температурах в одних и тех же метал­лах разных типов кристаллических решеток.

Разобраться в механизмах процесса кристаллизации чистых металлов, влиянии примесей на этот процесс, образовании зерен, дендритов, образовании и строении слитка.

Уяснить, какими параметрами характеризуются механические, техно­логические, физические и химические свойства металлов и ос­новные методы их определения.

 

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличие строения металлов от неметаллов?

2. Чем отличается строение «реального» кристалла метал­ла от «идеального»?

3. Какими основными механическими, технологическими, физическими и химическими свойствами обладают металлы?

4. Какое условие необходимо для протекания процесса кристаллизации?

5. Как получить мелкое зерно в литом металле?

6. Что такое полиморфное превращение и от чего оно за­висит?

Способы получения металлов

По материалу, из которого изготовлялись орудия труда, называли века: каменный век, бронзовый век, железный век. Наш век называют по-разному: космический, ядерный и т. д. Но основным элементом, входящим в материалы, из которых изготовляют современные орудия труда, детали машины и конструк­ции является железо.

Железо, как и многие другие металлы, в чистом виде для изготовления деталей, конструкций не используются из-за низких механических и др. свойств, Используются сплавы металлов. Основными сплавами железа являются сталь и чугун. В России выплавляется в год около 60 млн т чугуна и 90 млн т стали.

При рассмотрении вопросов получения чугуна обратите внимание па исходные материалы доменного процесса, про­цесса восстановления железа в доменной печи, формирование чугуна. Рассмотрите продукты доменного производства — передельный и литейный чугуны, ферросплавы, шлак, домен­ный газ и их применение в народном хозяйстве. Обратите внимание па основные технико-экономические показатели доменного процесса.

Изучая производство стали, уясните отличие химического состава ее от чугуна и. в связи с этим, основные физико-хи­мические процессы, происходящие в сталеплавильных агрега­тах. Разберитесь в устройстве и работе кислородного конвер­тора, мартеновской и электрической печей. Обратите внима­ние на разновидность этих процессов в зависимости от футе­ровки печей и состава шихты.

Рассмотрите и уясните вопросы, связанные с раскислением стали получением при этом спокойной, полуспокойной и ки­пящей стали, различие свойств стали, строения слитков и применения.

Изучите другие разновидности методов получения металлов: обработка синтетическим шлаком, вакуумирование, электрошлаковый переплав. На примере Старооскольского электрометаллургического комби­ната разберите прямое восстановление железа из руд, минуя доменное производство чугуна и перспективы его развития.

Разберитесь в схемах производства меди, алюминия, ти­тана.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность технологии получения чу­гуна в доменных печах?

2. В чем заключается сущность технологии получения ста­ли и кислородном конверторе, мартеновской и электрической печах?

3. Для каких целей проводится раскисление стали, сущность, разновидности?

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность пластической деформа­ции?

2. Чем отличается холодная пластическая деформация от горячей?

3. Что такое наклеп, возврат, рекристаллизация?

4. Когда будет крупнее рекристаллизованное зерно: после деформации на 25% или на 75%?

5. Происходит ли процесс рекристаллизации после дефор­мации со степенью ниже критической?

Основы теории сплавов

При изучении этой важной темы нужно сначала разо­браться с понятиями: система, компонент, фаза, структура, сплав.

Сплавы можно получать различными способами: метал­лургическим - из расплавов и спеканием порошков, гальва­ническим и др. При этом свойства сплавов будут зависеть от того, в какие взаимодействия вступают при сплавлении ком­поненты, образующие сплав при кристаллизации: 1) элементы не растворяются друг в друге и не образуют химическое соединение, а при кристаллизации образуются кристаллические решетки сплавляемых чистых металлов, например система сплавов Рb—Sb; 2) элементы растворяются частично или пол­ностью друг в друге — образуется кристаллическая решетка твердого раствора — решетка одного металла, в которой часть атомов замещена атомами другого металла (Сu—Ni) или атомы другого элемента (чаще неметалла) внедряются, раз­мещаются между атомами первого — твердый раствор внедрения (Fе—С); 3) элементы, образующие сплав, при кристаллизации образуют совершенно новую решетку, более сложную, химического соединения, где на определенное ко­личество атомов одного элемента приходится постоянное число атомов другого элемента (цементит Fe₃С).

Изменение строения сплавов конкретной системы в зави­симости от температуры, т. е. сплавов, образованных одними и теми же элементами, но с разной их концентрацией принято анализировать на диаграммах состояния сплавов. Диаграм­мы состояния строятся экспериментальным путем с помощью термического анализа. Уясните методику его проведения. Для анализа сплавов используют правило фаз (закон Гибб­са), которое позволяет понять многие особенности фазовых превращений, происходящих в реальных системах. Вторым важным правилом, которым нужно научиться пользоваться при анализе диаграмм состояния, является пра­вило отрезков.

Для того чтобы разобраться с более сложной и важной диаграммой Fе—Fе3С, уясните основные типы диаграмм: 1) отсутствие растворимости компонентов в твердом состоя­нии; 2) растворимость в твердом состоянии; 3) образование химических соединении И. С. Курников установил связь между диаграммами состояния и свойствами сплавов. Уяс­ните эту связь.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое система, компонент, фаза, структура, сплав?

2. В чем заключается термический метод построения ди­аграмм сплавов?

3. Что такое эвтектика? Опишите процесс кристаллизации эвтектики.

 

 

2.1.2 Железоуглеродистые сплавы

Вопросы для самопроверки

1. Кто из ученых считается основоположником диаграммы сплавов системы железо-цементит?

2. Вычертите диаграмму сплавов системы железо-цемен­тит и покажите, какие структуры существуют в равновесном состоянии у железоуглеродистых сплавов при различных тем­пературах.

3. Какие фазы образуются в системе сплавом Fе—Fе₃С и Fе—С?

Углеродистые стали

Уяснить влияние углерода и постоянных примесей на мик­роструктуру, механические и технологические свойства стали. Изучить современную классификацию и маркировку сталей, но назначению и качеству согласно ГОСТ 380—88, ГОСТ 1050—88, ГОСТ 1435—90 и области их применения.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют углерод и постоянные примеси на свойства углеродистых сталей?

2. Как классифицируются и маркируются углеродистые стали?

Чугуны

Изучить влияние углерода и примесей на строение и свой­ства чугуна. Разобраться с условиями графитизации чугуна, получением, строением и свойствами белого, серого, ковкого и высокопрочного чугуна, их маркировкой по ГОСТ 1412—85. ГОСТ 1215—79. ГОСТ 7293—85 и областью их применения.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют углерод и примеси на строение и свойства чугунов?

2. Как классифицируются и маркируются чугуны?

 

Легированные стали

Изучение этой части начните с классификации примесей. Рассмотрите влияние легирующих элементов на полиморфизм железа, на свойства феррита и аустенита, на положение кри­тических точек, структуру и свойства стали. Разберитесь, ка­кие элементы образуют в стали карбиды, что они собой представляют, как влияют на ее свойства. Уясните основные де­фекты, встречающиеся в легированной стали. Внимательно разберитесь с классификацией и маркировкой легированной стали по ГОСТ 4543—71.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют легирующие элементы на критические точ­ки, структуру и свойства стали?

2. Как классифицируются и маркируются легированные стали по ГОСТ?

Термическая обработка стали

Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под «наследственностью» зерна аустенита в стали, ее разновидности?

2. Какие происходят превращения в стали при ее охлаж­дении?

 

Вопросы для самопроверки

1. Привести классификацию видом термической обработки.

2. Какие цели преследуются при отжиге, нормализации, закалке и отпуске?

3. В чем заключаются особенности термической обработ­ки легированной стали?

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличие ХТО от термической обработки?

2. В каких случаях, для каких деталей применяют цемен­тацию, азотирование, нитроцементацию?

3. После какой ХТО проводят термическую обработку, почему и как?

4. В чем заключается технология проведения цементации, азотирования и нитроцементации?

 

2.1.4 Материалы, применяемые в автомобилях, тракторах и сельскохозяйственных машинах

Вопросы для самопроверки

1. Какие углеродистые стали обыкновенного качества можно использовать для деталей, конструкций, подвергаемых сварке?

2. Какие конструкционные стали применяются в качестве цементуемых и улучшаемых?

3. Каким требованиям должны отвечать улучшаемые ста­ли?

4. Какие стали используются для изготовления пружин, рессор? Приведите марки пружинных сталей.

5. Какие элементы, вводимые в сталь, улучшают их обра­батываемость резанием? Приведите марки автоматных ста­лей.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы преимущества легированных инструментальных сталей перед углеродистыми?

2. Какие стали применяются для изготовления режущего и мерительного инструмента?

3. Какие стали применяют для изготовления штампов для холодной и горячей штамповки?

4. Какие группы и марки металлокерамических твёрдых сплавов применяют для оснащения металлорежущего инстру­мента?

 

Вопрос для самопроверки

Какие стали являются нержавеющими, износостойкими, жаропрочными, жаростойкими?

Цветные металлы и сплавы

 

Изучение начните со свойств чистой меди, затем перейди­те к изучению строения, свойств и термической обработки медных сплавов, которые делятся на две основные группы: латуни и бронзы.

Латунь и бронза классифицируются по технологическим свойствам на литейные и деформируемые. В свою очередь, бронзы литейные и деформируемые делятся на оловянные (содержащие в своем составе олово) и без оловянные. Рас­сматривая маркировку по ГОСТ, обратите внимание на раз­личие маркировки литейных и деформируемых бронз и ла­туней.

Изучение алюминиевых и магниевых сплавов также нач­ните с рассмотрения свойств чистого алюминия и магния.

Как и медные сплавы, алюминиевые и магниевые сплавы де­лится на литейные и деформируемые. Обратите особое вни­мание на термическую обработку сплавов этих металлов. По­знакомьтесь с их маркировкой и применением.

Рассмотрение антифрикционных сплавов нужно начать с требований, предъявляемых к ним. Изучить структуру, обес­печивающую выполнение этих требований, маркировку этих сталей. При­менение цветных металлов и сплавов в сельскохозяйственном и автотракторном машиностроении.

Вопросы для самопроверки

1. Какой термической обработке подвергаются медные, алюминиевые, магниевые сплавы и как при этом изменяют­ся их свойства?

2. Какие сплавы отвечают требованиям, предъявляемым к антифрикционным сплавам?

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность технологии изготовления деталей из порошковых сплавов?

2. Какие порошковые сплавы нашли применение для изго­товления деталей машин?

Неметаллические материалы

Изучение этого подраздела нужно начинать с повторения соответствующих разделов курса органической химии. Необ­ходимо знать строение и свойства полимерных материалов. Разобраться с классификацией полимеров и особенностями свойств полимерных материалов. Знать основные термореактивные и термопластичные полимерные смолы и пластические массы на их основе. Разобрать состав, классификацию и физико-механические свойства резин. Познакомиться с основны­ми методами переработки пластмасс и резины в изделия и технико-экономической эффективностью их применения в автотракторном и сельхозмашиностроении.

Вопросы для самопроверки

1. Какие термореактивные и термопластичные пластмас­сы нашли применение в автотракторном и сельскохозяйст­венном машиностроении?

2. Какими основными методами получают детали из пластмасс и резины?

 

2.2 МОДУЛЬ 2 - ГОРЯЧАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

 

Введение

 

Материал этого раздела посвящен рассмотрению методов получения конкретных деталей, конструкций и полуфабрика­тов литьем, обработкой давлением и сваркой. Познакомьтесь с историей развития этих методов, вкладом русских и совет­ских ученых и производственников в совершенствование про­цессов литья, обработки давлением и сварки.

Литейное производство

Литье является одним из древних методов получения кон­кретных деталей машин из металлов, который в наше время получил большое развитие. Уясните значение литейного производства для сельскохозяйственного машиностроения и тракторостроения.

Изучение начните с рассмотрения общей схемы техноло­гического процесса получения отливки. Затем разберитесь с каждой частью этого процесса подробнее. Изучите литейные сплавы и теоретические основы литейного производства отли­вок, изготовление отливок в песчано-глинистых формах, за­острив внимание на модельном комплекте, формовочных и стержневых смесях, литниковых системах и технологии изго­товления литейной формы. Познакомьтесь с машинной фор­мовкой механизацией и автоматизацией изготовления литей­ных форм.

Все большее применение при массовом производстве на­ходят такие прогрессивные способы литья, как литье в ме­таллические формы, центробежное литье, литье под давле­нием, оболочковое литье, литье по выплавляемым моделям. Уясните схемы технологий получения отливок этими метода­ми, их преимущества и недостатки.

Изучите особенности изготовления отливок из различных сплавов; чугуна (серого, высокопрочного, ковкого), стали, алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Обратите при этом внимание па литейные свойства этих сплавов (темпера­тура плавления и заливки, жидкотекучесть, усадка), способы плавления их и материалы для шихтовки, заливку сплавом форм, особенности литниковой системы.

Познакомьтесь с технологичностью конструкций литых де­талей, основой их конструирования, дефектами литья, при­чинами их возникновения и методами исправления.

Уясните основные вопросы техники безопасности в ли­тейных цехах.

Вопросы для самопроверки

1. Из каких элементов состоит схема технологического процесса изготовления отливки?

2. Какие требования предъявляются к формовочным и стержневым материалам, какие материалы отвечают этим требованиям?

3. В чем сущность получения отливок в металлические, и оболочковые формы, центробежного литья, литья по выплав­ляемым моделям, под давлением?

2.2.1 Обработка металлов давлением

 

Обработка давлением широко применяется при изготовле­нии и ремонте деталей тракторов, автомобилей и сельскохо­зяйственных машин Изучение этого очень важного подразде­ла следует начать с рассмотрения теоретических основ обра­ботки давлением Необходимо хорошо усвоить понятие фи­зической природы упругой и пластической деформации, влия­ние обработки давлением на структуру и свойства металлов. Повторить часть первого раздела по пластической деформа­ции и рекристаллизации.

Изучая процессы, происходящие в металле при нагреве, уясните сущность явлений пережога, перегрева, обезуглеро­живания, угара и способы их предотвращения. Научитесь определять температурный интервал горячей обработки дав­лением углеродистых сталей и обосновывать этот выбор. Познакомьтесь с печами и устройствами, применяемыми для нагрева заготовок.

Сначала уясните сущность процесса продольной прокатки как наиболее распространенной. Уясните, благодаря чему и как происходит захват заготовки валками, как происходит де­формация металла в валках. Ознакомьтесь с устройством прокатного стана, схемами расположения рабочих клетей. Рассмотрите поперечную и поперечно-винтовую прокатку. Не­обходимо запомнить названия и назначение прокатных ста­нов для проката различных заготовок, последовательность выполнения операций прокатки разных видов продукции, знать основные сортовые профили, некоторые специальные виды проката и их применение в сельхозмашиностроении.

При рассмотрении процесса волочения поймите его сущ­ность, возможности. Разберите различные схемы волочения для получения большого разнообразия продуктов волочения. Уясните весь технологический процесс волочения в целом, обратите внимание на предварительную подготовку заготовки перед волочением. Познакомьтесь с продукцией волочильного производства и ее применением. Приступая к изучению процесса прессования, вникните в его сущность и широкие возможности применения благодаря увеличению пластичности металла за счет его всестороннего неравномерного сжатия. Познакомьтесь с различными схема­ми прессования, продукцией и областью ее применения.

Изучение процесса свободной ковки начните с рассмотре­ния основных операций ковки. При этом обратите внимание на процессы, протекающие в очаге деформации, изменение микроструктуры и свойств обрабатываемого металла. Изучи­те применяемое при ковке оборудование. Познакомьтесь с последовательностью и методикой разработки технологиче­ского процесса: разработкой чертежа поковки, расчетом раз­меров заготовки, выбором оборудования, последовательно­стью операций ковки, технологическими требованиями к де­талям.

Перейдя к изучению объемной штамповки, поймите ее от­личие, преимущества и недостатки перед свободной ковкой. Разберитесь с разновидностями объемной штамповки: горя­чей и холодной, в открытых и закрытых штампах. Познако­мьтесь с технологией одноручьевой, многоручьевой и раз­дельной штамповки на молотах, применяемыми инструментом и оборудованием. Поймите сущность холодной высадки.

Разберитесь с технологией листовой штамповки.

Изучение технологий обработки давлением закрепите рас­смотрением изготовления поковки конкретной детали

Рассмотрите основные вопросы по технике безопасности при обработке металлов давлением.

Вопросы для самопроверки

1. Чем обусловливается выбор температурного режима го­рячей обработки давлением?

2. Чем отличается структура и свойства литого металла от кованого?

3. В чем сущность технологий ковки, прокатки, волочения, прессования, объемной и листовой штамповки?

 

2.2.3 Сварка металлов

Изучение материала рекомендуется начинать с рассмотре­ния общих сведений о сварке как о технологическом процес­се, в результате которого достигается неразъемное соедине­ние вследствие образования межатомных связей между со­единяемыми деталями. При этом следует обратить внимание на преимущества сварки по сравнению с другими видами соединений металлов.

Приступая к изучению классификации способов сварки, следует уяснить, что сближение атомов может быть достигну­то путем пластического деформирования (в холодном или на­гретом состоянии) или расплавлением соединяемых кромок, что и определяет физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением. Необходимо также уяснить, как свароч­ные процессы при сварке плавлением классифицируются по виду энергии, применяемой для нагревания металла. Следует разобраться, почему однородные металлы хорошо сварива­ются, а разнородные плохо, какие надо принимать меры для улучшения свариваемости.

Необходимо знать роль русских (Н. Н. Бенардос, Н. Г.Славянов) и советских (Е. О. Патон и др.) ученых в развитии сварочного производства.

Прежде чем приступить к изучению отдельных видов свар­ки, надо четко уяснить сварочные свойства электрической ду­ги, а затем рассмотреть способы ручной дуговой сварки, полу­автоматической и автоматической сварки плавлением: свар­ку под флюсом, сварку в среде защитных газов, электрошлаковую сварку, плазменную сварку и др. При этом необходимо уяснить сущность каждого способа сварки, применяемого оборудования и сварочных материалов, а также изучить их технологические возможности и область применения.

При изучении газовой сварки рекомендуется, в первую очередь, рассмотреть получение и строение отдельных видов сварочного ацетиленокислородного пламени, способы получе­ния и хранения ацетилена и кислорода, после чего присту­пить к изучению способов сварки, процессов, протекающих при газовой сварке, устройства и работы оборудования; указать технологические возможности и область применения газовой сварки.

При изучении огневой резки металлов следует уяснить сущность способов резки металлов: кислородной, кислородо-флюсовой, плазменной, воздушно-дуговой. Изучить техноло­гические особенности каждого способа резки и применяемую аппаратуру.

Изучение способов сварки давлением следует начинать с рассмотрения трех основных разновидностей контактной свар­ки: стыковой, точечной и шовной. Следует усвоить физиче­скую сущность, устройство и электрические схемы каждого вида контактной сварки, разобраться в основах их техноло­гии. При этом надо уяснить, что общим для всех видов кон­тактной сварки является то, что металл в зоне контакта двух свариваемых элементов при прохождении электрического то­ка достаточно большой силы нагревается в одних случаях до пластического состояния, в других — до температуры плавле­ния, после чего производится сжатие.

Следует также уделить внимание изучению новых спосо­бов сварки давлением: диффузионной в вакууме, ультразву­ковой, трением. Нужно четко уяснить сущность и технологи­ческие особенности каждого из этих способов сварки, область их применения.

Изучите особенности кристаллизации сварного шва. Воз­никновение деформаций и напряжений в сварных деталях. Классификация материалов по их свариваемости.

Сварка конструкционных сталей: углеродистых, низколе­гированных и легированных. Понятие о сварке высоколегиро­ванных сталей, чугуна, меди, алюминия, титана и их сплавов.

Для усвоения теоретических основ сварки плавлением не­обходимо знать диаграмму железо-углерод, температурные точки аллотропических превращений. Знание диаграммы по­может изучить структурные изменения в зоне шва и близле­жащих зонах при кристаллизации и охлаждении сварного шва, а также уяснить, какие структурные превращения про­исходят в металле в зоне термического влияния, возникающе­го в процессе сварки. Особое внимание следует уделить при­чинам и механизму образования напряжений и деформации при сварке, мерам по их уменьшению и устранению.

Необходимо внимательно изучить три основные причины: неравномерный нагрев свариваемого металла, линейную усадку расплавленного металла и структурные изменения в метал­ле шва при его затвердевании.

Изучая особенности технологии сварки различных сталей, чугуна, металлов и сплавов, а также наплавки твердых спла­вов необходимо, прежде всего, запомнить зависимость свари­ваемости углеродистых и низкоугл