Порошковые (металлокерамические) сплавы

Примером безотходной технологии является изготовление деталей из порошковых материалов. Ознакомьтесь с техно­логией получения порошков исходных материалов, изготов­лением из них деталей. Уясните их преимущества и недостат­ки, применение в машиностроении. Разберитесь с классифи­кацией и маркировкой порошковых сплавов но ГОСТ.

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 низкоуглеродистых сталей от процентного содержания в них углерода. Далее необходимо об­ратить внимание на холодную и горячую сварку чугуна, раз­личие в подготовке к сварке чугунных изделий, электроды. Надо знать меры, предупреждающие отбеливание чугуна при холодной сварке, а также недостатки и достоинства каждого из этих видов сварки чугуна.

Следует хорошо разобраться в особенностях сварки неко­торых легированных сталей, обладающих плохой теплопро­водностью, а также, цветных металлов и сплавов. Особое вни­мание при этом необходимо обратить на окисление алюми­ния затрудняющее сварку, и на способы его уменьшения.

При пайке возможно соединение не только всех однород­ных металлов и сплавов, но и разнородных, нередко с резко различными свойствами. Поэтому при таком разнообразии соединяемых металлов и сплавов и применяемых припоев не­обходимо усвоить сущность и схемы процесса пайки, его принципиальное различие от процесса сварки плавлением, а также следует знать, как классифицируются припои, указать основные технологические требования, которым они должны удовлетворять. Следует также изучить способы пайки, их ха­рактерные особенности в зависимости от используемых ис­точников нагрева и оборудования.

Изучение вопросов контроля сварных и паяных соедине­ний рекомендуется начинать с классификации дефектов. При этом нужно уяснить, что дефекты подразделяются на две группы.

1. Дефекты, возникающие в связи с особенностями метал­лургических и тепловых процессов (кристаллизационные тре­щины, поры, холодные трещины, неметаллические включения и др.).

2. Дефекты формирования шва, происхождение которых связано с нарушением режима сварки, неправильной подго­товкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами.

Дефекты могут быть внешние и внутренние. Надо знать причины их появления и способы устранения. Затем необхо­димо перейти к изучению методов контроля дефектов. При этом следует усвоить, что для обнаружения наружных дефек­тов. Кроме визуального осмотра, применяют контроль краска­ми, люминофорами, магнитно-порошковым методом. Для об­наружения внутренних дефектов применяют физические ме­тоды контроля: просвечивание проникающим излучением, ультразвуковую дефектоскопию, магнитно-индукционный ме­тод и др.

Дефекты структуры шва сварного соединения и зоны тер­мического влияния, внутренние и наружные трещины, шлако­вые включения могут бьть выявлены при металлографиче­ском исследовании.

Изучение вопросов техники безопасности при сварочных работах следует начинать с изучения Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлени­ем, и Правил устройства электроустановок (ПУЭ) в части безопасности их эксплуатации. Прежде всего, необходимо уяс­нить возможные виды и причины травм при электрогазосварочных работах. Особо следует звать о вредном влиянии на организм пыли, продуктов сгорания электродных покрытий и флюсов, паров цинка при сварке латуней, окислов хрома, кремния, а также газов, выделяющихся при сварке различ­ных металлов и сплавов. Затем следует рассмотреть меры за­щиты от вышеприведенных вредностей и ознакомиться с ос­новными приемами оказания первой помощи пострадавшему Необходимо также ознакомиться со сваркой пластмасс.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются сварочные процессы?

2. Изложите физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением.

3. Как влияет содержание углерода на свариваемость ста­ли?

4. Изложите сущность автоматической сварки под флю­сом, область применения.

5. В чем сущность кислородной и плазменной резки ме­таллов?

6. Изложите сущность контактной сварки.

7. Изложите сущность диффузионной сварки в вакууме и ультразвуковой сварки, область их применения.

8. Каковы особенности кристаллизации в сварочной ван­не?

9. Каковы причины возникновения напряжений и дефор­маций при сварке?

10. В чем трудность сварки чугуна и легированных ста­лей?

11. Чем отличается пайка металлов от сварки плавлением?

12. Перечислите способы контроля сварных швов.

13. Объясните сущность ультразвуковой дефектоскопии,

14. В чем состоят правила безопасности при обслужива­нии электросварочного оборудования?

 

 

2.2 МОДУЛЬ 3 - ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ

2.2.1 Цель и задачи темы

Для бакалавра техники и технологий сельскохозяйственного производ­ства и особенно для ремонтника знания по обра­ботке резанием имеют очень большое значение, так как не­обходимое качество поверхности детали достигается, как правило, этой обработкой. Поэтому задачами темы являют­ся: изучение явлений и закономерностей процесса резания, режущего инструмента, установление режима резания для различных видов обработки, устройства металлорежущих станков и их эксплуатации, упрочняющей обработки пласти­ческим деформированием, физико-химических методов обра­ботки.

Необходимо знать развитие учения о резании металлов, роль отечественных ученых (И. А. Тиме, К. А. Зворыкина, Я. Г. Усачева. В. Д. Кузнецова) и новаторов производства, а также совершенствование станков, инструментов и инстру­ментальных материалов.

Теоретической основой обработки резанием является тео­рия дислокаций. Необходимо иметь представление об осно­вах этой теории.

Вопросы для самопроверки

1. Какой вклад внесли в учение о резании металлов И. А. Тиме, К. А. Зворыкин, Я. Г. Усачев?

2. Что представляют собой дислокации в кристаллах?

 

2.3.2 Процесс резания и его основные элементы

Сначала следует иметь четкое представление об основных видах обработки металлов резанием: точении, сверлении, фрезеровании, строгании и шлифовании. Знать, какие движе­ния совершают заготовка и инструмент и с помощью какого оборудования, какая поверхность при этом будет обрабаты­ваемой, обработанной и поверхностью резания.

Особое внимание обратить на изучение конструктивных и геометрических элементов резца: части, поверхности, режу­щие кромки, углы. Необходимо иметь понятие о кинематиче­ских углах резца; знать элементы режима резания: глубину резания, подачу, скорость резания для каждого вида обра­ботки.

При изучении инструментальных материалов особое вни­мание следует обратить на новые марки быстрорежущих ста­лей, металлокерамические твердые сплавы, минералокерами­ческие материалы, а также на инструментальные материалы (алмазы природные и синтетические, эльбор, гексанит и др.).

Вопросы для самопроверки

1. Нарисуйте схемы точения, сверления, фрезерования и покажите на них поверхности: обрабатываемую, обработан­ную и поверхность резани я.

2. Как будут изменяться углы альфа и гамма токарного резня при продольном точении?

3. Расшифруйте процентный Состав марок инструменталь­ных материалов: Р18К6, ВК₈, Т15К6.

2.3.3 Физические основы процесса резания металлов

При изучении физических основ процесса резания метал­лов необходимо обратить особое внимание на явления, про­текающие при стружкообразовании, ознакомиться с видами стружки и с процессом образования стружки при резании пластичных металлов.

Чрезвычайно важным является вопрос о качестве обрабо­танной поверхности: критерии оценки шероховатости обрабо­танной поверхности по ГОСТ 25142—82, влияние элементов режима резания на шероховатость поверхности.

Важно хорошо понять тепловые явления в процессе реза­ния: причины возникновения тепла, распределение тепла, за­висимость температуры в зоне резания от элементов режима резания. Уясните, как и с какой целью определяется темпе­ратура в зоне резания.

Вибрации при резании металлов, возникающие и системе СПИД (станок -приспособление – инструмент - деталь), мо­гут быть двух видов — вынужденные колебания и автоколе­бания. Следует изучить причины их возникновения, влияние на процесс резания и способы устранения.

Следует хорошо разобраться в процессе изнашивания ре­жущего инструмента, знать виды, величины, критерии износа. Необходимо усвоить понятие стойкости режущего инструмен­та знать способы ее повышения, в частности применение сма­зочно-охлаждающих жидкостей, и способы подвода жидко­сти в зону резания с целью повышения стойкости режущего инструмента.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под шероховатостью поверхности (ГОСТ 25142-82)?

2. Напишите уравнение теплового баланса. Как распреде­ляется тепло между стружкой, заготовкой и резцом?

3. Способы подвода в зону резания смазочно-охлаждаю­щей жидкости

4. Виды износа инструмента: абразивный, адгезионный, окислительный, электродиффузионный.

2.3.3 Металлорежущие станки