23.10.2020     

                                 ПРЕДМЕТ " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" 

ГРУППА №306 темы уроков: " Структура и свойства чугунов", " Белые , серые, высокопрочные чугуны".

Изучить материал и составить краткий конспект.

Структура и свойства чугуна

Микроструктура чугуна состоит из металлической основы (матрицы) и графитных включений. Свойства чугуна определяются свойствами металлической основы и характера включений графита.

Чугуны содержат следующие структурные составляющие (рис. 31):

• графит (Г);

• перлит (П);

• феррит (Ф);

• ледебурит (Л);

- фосфидную эвтектику

По микроструктуре различают:

• белый чугун I (Ц+Г);

• серый перлитный чугун II (П+Г);

• серый ферритный чугун III (Ф+Г);

• половинчатый чугун II а (П+Ц+Г);

• высокопрочный чугун IV (П+шаровидный графит) (см. рис. 31).

Формирование микроструктуры чугуна зависит от его химического состава и скорости охлаждения (толщины) отливки. Структура металлической основы определяет твердость чугуна.

Углерод в составе чугуна может присутствовать в виде химического соединения — цементит Fe₃C, графита или их смеси. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Места его залегания можно считать нарушениями сплошности металла. Чугун как бы пронизан включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. По мере округления графитных включений (за счет модифицирования чугуна присадками SiCa, FeSi, Al, Mg) их отрицательная роль как надрезов металлической основы снижается и механические свойства чугуна растут.

Например, серый чугун (пластинчатая форма графита) имеет низкие характеристики механических свойств, так как пластинки включений графита играют роль концентратов напряжений в отливке. Однако серый чугун имеет ряд преимуществ: обладает высокой жидкотекучестью и малой литейной усадкой; включения графита делают стружку ломкой, позволяя легко обрабатывать чугун резанием; благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами; хорошо гасит вибрации и резонансные колебания. Из высокопрочных чугунов (шаровидная форма графита) изготавливают ответственные детали: зубчатые колеса, коленчатые валы.

Кремний способствует графитизации чугуна. Изменяя его содержание и скорость охлаждения отливки, можно получить чугун различной структуры.

Марганец препятствует графитизации и нейтрализует вредное влияние серы, образуя с ней тугоплавкие соединения MnS.

Фосфор не оказывает существенного влияния на процесс графитизации. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики, которая повышает его литейные свойства.

Сера является вредной примесью. Она обусловливает ухудшение литейных свойств чугуна, увеличение усадки, повышение склонности к трещинообразованию, снижение температуры красноломкости чугуна.

Белые , серые, высокопрочные чугуны".

 Серый чугун

Серый чугун — это сплав системы Fe-C-Si, содержащий в качестве примесей марганец, фосфор, серу. Углерод в серых чугунах преимущественно находится в виде графита пластинчатой формы.

Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термообработки. Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размеров графитовых включений. Свойства металлической матрицы чугунов близки к свойствам стали. Графит, имеющий невысокую прочность, снижает прочность чугуна. Чем меньше графитовых включений и выше их дисперсность, тем больше прочность чугуна. Графитовые включения вызывают уменьшение предела прочности чугуна при растяжении. На прочность при сжатии и твердость чугуна частицы графита практически не оказывают влияния. Свойство графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения и увеличение износостойкости изделий из серого чугуна. Графит улучшает обрабатываемость резанием.

Согласно ГОСТ 1412-85 серый чугун маркируют буквами «С» — серый и «Ч» — чугун. Число после буквенного обозначения показывает среднее значение предела прочности чугуна при растяжении. Например, СЧ 20 — чугун серый, предел прочности при растяжении 200 МПа.

По свойствам серые чугуны можно условно распределить на следующие группы:

• ферритные и ферритно-перлитные чугуны (марки СЧ 10, СЧ 15) применяют для изготовления малоответственных ненагруженных деталей машин;

• перлитные чугуны (марки СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30) используют для изготовления износостойких деталей, эксплуатируемых при больших нагрузках: поршней, цилиндров, блоков двигателей;

• модифицированные чугуны (марки СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45), получают добавлением перед разливкой в жидкий серый чугун присадок ферросилиция, такие чугуны имеют перлитную металлическую матрицу с небольшим количеством изолированных пластинок графита.

Чугун с вермикулярным графитом отличается от серого чугуна более высокой прочностью, повышенной теплопроводностью. Этот материал перспективен для изготовления ответственных отливок, работающих в условиях теплосмен (блоки двигателей, поршневые кольца).

Вермикулярный графит получают путем обработки расплава серого чугуна лигатурами, содержащими редкоземельные металлы (РЗМ) и силикобарий.

Модифицирование серого чугуна магнием, а затем ферросилицием позволяет получать магниевый чугун (СМЧ), обладающий прочностью литой стали и высокими литейными свойствами серого чугуна. Из него изготовляют детали, подвергаемые ударам, воздействию переменных напряжений и интенсивному износу, например коленчатые валы легковых автомобилей.

Высокопрочный чугун

Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, обусловленные наличием в структуре шаровидного графита, который в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет рабочее сечение металлической основы и, что еще важнее, не оказывает на нее сильного надрезающего действия, благодаря чему вокруг включений графита в меньшей степени создаются концентраторы напряжений. Чугун с шаровидным графитом обладает не только высокой прочностью, но и пластичностью.

Получение шаровидного графита в чугуне достигается модифицированием расплава присадками, содержащими Mg, Са, Се и другие редкоземельные металлы (РЗМ).

Химический состав и свойства высокопрочных чугунов регламентируются ГОСТ 7293-85 и маркируются буквами «В» — высокопрочный, «Ч» — чугун и числом, обозначающим среднее значение предела прочности чугуна при растяжении. Например, ВЧ 100 — высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении 1000 МПа (или 100 кг/мм²).

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом является наиболее перспективным литейным сплавом, с помощью которого можно успешно решать проблему снижения массы конструкций при сохранении их высокой надежности и долговечности.

Высокопрочный чугун используют для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы, зубчатые колеса, цилиндры и др.).

 Белый и ковкий чугун

Белые чугуны характеризуются тем, что у них весь углерод находится в химически связанном состоянии — в виде цементита. Излом такого чугуна имеет матово-белый цвет. Наличие большого количества цементита придает белому чугуну высокие твердости, хрупкость и очень плохую обрабатываемость режущим инструментом.

Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его высокую износостойкость, в том числе и при воздействии абразивных сред. Это свойство белых чугунов учитывается при изготовлении из них поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей с последующим отжигом на ковкий чугун.

Ковкий чугун получают путем отжига белого чугуна определенного химического состава, отличающегося пониженным содержанием графитизирующих элементов (2,4—2,9 % С и 1,0—1,6 % Si), так как в литом состоянии необходимо получить полностью отбеленный чугун по всему сечению отливки, что обеспечивает формирование хлопьевидного графита в процессе отжига (см.рис)

Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна регламентирует ГОСТ 1215-79. Ковкие чугуны маркируют буквами «К» — ковкий, «Ч» _ _Чугун и цифрами. Первая группа цифр показывает предел прочности чугуна при растяжении, вторая — относительное его удлинение при разрыве. Например, КЧ 33-8 означает: ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 33 кг/мм² (330 МПа) и относительным удлинением при разрыве 8 %.

Различают черносердечный ковкий чугун, получаемый в результате графитизирующего отжига, и белосердечный, получаемый путем обезуглероживающего отжига в окислительной среде. В России применяют только черносердечный ковкий чугун. Матрица чугуна может быть перлитной, ферритной, или перлитно-ферритной в зависимости от режима отжига.

Для ускорения процесса отжига КЧ используют различные приемы: повышают температуру выдержки в период П₂, модифицируют и микролегируют чугун присадками алюминия, бора, титана или висмута. Все эти приемы способствуют увеличению числа центров кристаллизации, снижению устойчивости цементита.

ГРУППА № 310 темы уроков:" Наряд на техобслуживание", "Техническая база технического обслуживания.", "Разметка".

                                         "Наряд на техобслуживание". 

Наряд-заказ — это документ, который содержит информацию о стоимости выполненных работ и стоимости материалов (запасных частей, комплектующих изделий и проч.), которые использовались при выполнении конкретного вида работ, и позволяет проконтролировать, как расходуются денежные средства и материалы, в том числе при позаказном учете.

Наряд-заказ, как правило, применяют в сфере услуг и оформляют при выполнении конкретной работы (оказании услуги). Оформляют наряды и на производственных предприятиях для планирования и контроля за расходованием денежных средств, широко используют в позаказном учете.

Единой утвержденной формы этого документа нет, она зависит от того, с какой целью оформляют наряд-заказ, от сферы деятельности предприятия и того, какую продукцию оно выпускает (услуги оказывает).

Например, наряд-заказ, который оформляется при оказании услуг, может содержать следующие сведения:

• фирменное наименование и место нахождения (юридический адрес) организации-исполнителя (для индивидуального предпринимателя — фамилия, имя, отчество, сведения о государственной регистрации);
• фамилия, имя, отчество, телефон и адрес потребителя;
• дата приема заказа, сроки его исполнения;

                          Производственно-техническая база системы 

                                 автотехобслуживания

 Станции технического обслуживания автомобилей

Производственно-техническую базу системы автотехобслужи­вания в основном составляют предприятия (структурные единицы) трех видов: СТОА, в том числе мастерские и пункты ТО и ремонта; базы и склады материально-технического снабжения; гаражи и стоянки автомобилей.

На автоцентрах и крупных СТОА регионального или зональ­ного значения, а часто и на более мелких СТОА все три вида предприятий автотехобслуживания могут быть объединены не только функционально, но и территориально (рис. 2.1).

Современные СТОА осуществляют: продажу автомобилей и предпродажное обслуживание новых и подержанных автомобилей; продажу запасных частей, эксплуатационных материалов и при­надлежностей к ним; ТО и ТР в гарантийный и послегарантийный периоды эксплуатации; КР агрегатов и восстановительный ремонт автомобилей, в том числе устранение повреждений кузова авто­мобиля, вызванных дорожно-транспортным происшествием.

Указанные работы выполняют в зависимости от наличия на СТОА соответствующих производственных участков, за каждым из которых закреплено определенное количество авомобиле-мест.

+Автомобиле-местом называется участок площади СТОА (в здании, под навесом, на открытой площадке) для поста­новки автомобиля при обслуживании, ожидании обслуживания или выдачи владельцу. Автомобиле-места в здании СТОА по свое­му технологическому назначению разделяют на рабочие и вспо­могательные посты, автомобиле-места ожидания. В планировоч­ном отношении разница между «постами» и «автомобиле-местами ожидания» заключается в нормативных расстояниях между уста­новленными на них автомобилями, а также между автомобилями и элементами конструкции здания [10].

 СЛЕСАРНАЯ  РАЗМЕТКА

Разметкой   называют процесс перенесения формы и размеров детали или ее части с чертежа на заготовку, чтобы обозначить на заготовке места и границы обработки. Границами обработки отделяют тот материал, который должен быть удален, от того материала, который остается и образует деталь. 

Разметку выполняют с использованием различных инструментов, которые подразделяются на следующие виды: (рис.1.2)

1) для проведения рисок и нанесения углублений (чертилки, циркули, кернеры);

2) для измерения и контроля линейных и угловых величин (металлические линейки, штангенциркули, угольники, микрометры, угломеры и др.);

3) комбинированные, позволяющие производить измерения и проводить риски (разметочные штангенциркули, штангенрейсмусы и др.).

Чертилки служат для нанесения рисок на поверхности заготовок.

Разметочные циркули по устройству и назначению соответствуют чертежным и служат для проведения окружностей, перенесения линейных размеров.

Стальные ножки чертилок и циркулей изготавливают из сталей У7 и У8, рабочие концы чертилок и циркулей остро затачивают.

Кернер служит для нанесения углублений на разметочных рисках, чтобы в процессе обработки разметочные риски, даже стираясь, были заметны. Кернер - стальной круглый стержень, изготавливается из легированной (7ХФ, 8ХФ) или углеродистой стали (У7А, У8А) стали. Его рабочая часть закалена и заточена под углом 60^о.

Угольники используют для нанесения линий, углов и их проверки.

                                       24.10.2020г.  

ГРУППА № 312 тема уроков:" Технология особенности металлов: ковкость,сварка

,обработка" " Определение степени сварки".

ТЕХНОЛОГИЯ   ОСОБЕННОСТИ  МЕТАЛЛОВ.

Ниже перечислим процедуры, способствующие изменению физических или химических качеств, деформации предмета. Прежде чем выбрать подходящий метод, необходимо сравнить все характеристики металлического образца и результат, который нужно получить. Основная цель – преодоление предела упругого деформирования, то есть следует добиться того, чтобы элемент поменял форму и не вернулся в прежнюю обратно.

Фрезерные работы

Вращающиеся фрезы на станке предназначены для фигурной резки круглых заготовок. Они зажимаются между двумя шпинделями, в редких случаях – прикручиваются к одной стороне. Есть устройства с ручным приводом, тогда оператор вручную направляет инструментом с лезвием, а есть те, которые подключены к пульту ЧПУ, то есть имеют компьютеризированное управление. Они работают в автоматическом режиме, рабочий только задает программу наблюдает за процессом.

и сварке изделия нагревают в месте предполагаемого шва до расплавления. Затем атомы соединяемых деталей смешиваются, при остывании образуя шов.

В обычных условиях невозможно соединить детали, сдавливая их между собой, дело в том, что поверхность металла загрязнена разными веществами. В том случае, когда материал нагревается и плавиться, высвобождаются свежие слои металла, поэтому их соединение становится возможным.

Выделяют три вида сварки:

• термическая,
• термомеха
• механическая.

Тепловое или термическое воздействие на детали подразумевает нагрев без применения дополнительного давления. Тепло получают от электрической дуги (электрическое воздействие), газового пламени.

При термомеханическом соединении детали нагревают лишь до состояния их пластичности, после чего плотно соединяют их, сдавливая друг с другом.

Ковкость металлов

Ковкость – свойство металла изменять свою форму под действием ударов или давления, не разрушаясь. Степень ковкости зависит от многих параметров. Наиболее существенным из них является пластичность, характеризующая способность материала деформироваться без разрушения. Чем выше пластичность материала, тем большую степень суммарного обжатия он выдерживает.

В условиях обработки металлов давлением на пластичность влияют многие факторы: состав и структура деформируемого металла, характер напряженного состояния при деформации, неравномерность деформации, скорость деформации, температура деформации и др. Изменяя те или иные факторы, можно изменять пластичность.

Состав и структура металла. Пластичность находится в прямой зависимости от химического состава материала. С повышением содержания углерода в стали пластичность падает. Большое влияние оказывают элементы, входящие в состав сплава как примеси. Олово, сурьма, свинец, сера не растворяются в металле и, располагаясь по границам зерен, ослабляют связи между ними. Температура плавления этих элементов низкая, при нагреве под горячую деформацию они плавятся, что приводит к потере пластичности.

Пластичность зависит от структурного состояния металла, особенно при горячей деформации. Неоднородность микроструктуры снижает пластичность. Однофазные сплавы, при прочих равных условиях, всегда пластичнее, чем двухфазные. Фазы имеют неодинаковые механические свойства, и деформация получается неравномерной. Мелкозернистые металлы пластичнее крупнозернистых. Металл слитков менее пластичен, чем металл прокатанной или кованой заготовки, так как литая структура имеет резкую неоднородность зерен, включения и другие дефекты.

Характер напряженного состояния. Один и тот же материал проявляет различную пластичность при изменении схемы напряженного состояния. Еще в 1912 году немецкий ученый Карман осаживал образцы из мрамора и песчаника, помещенные в толстостенный цилиндр, в который нагнетался глицерин под давлением до 170 МН/м². Деформация происходила при схеме всестороннего сжатия. В результате остаточная деформация образцов составила 9 %, в дальнейшем удалось достигнуть деформации в 78 %. Схема всестороннего сжатия является наиболее благоприятной для проявления пластических свойств, так как при этом затрудняется межзеренная деформация и вся деформация протекает за счет внутризеренной. Появление в схеме растягивающих напряжений снижает пластичность. Самая низкая пластичность наблюдается при схеме всестороннего растяжения.

Неравномерность деформации. Чем больше неравномерность деформации, тем ниже пластичность. Неравномерность деформации вызывает появление дополнительных напряжений. Растягивающие напряжения всегда снижают пластичность и способствуют хрупкому разрушению. Кроме того, неравномерность напряженного состояния понижает механическую прочность материала, так как напряжения от внешней нагрузки суммируется с остаточными растягивающими напряжениями, то разрушение наступает при меньшей нагрузке.

Технология сварки металла

Современные сварочные технологии позволяют соединять поверхности однородных материалов, создавая плотные, герметичные швы. Таким образом создается множество используемых в различных областях деталей: элементы корпусов транспортных средств и самолетов, части трубопровода, стены металлических гаражей и других объектов, арматурные соединения, опоры спортивных турников и т. д.

С помощью сварки можно соединять материалы двумя способами: расплавлением и пластическим деформированием. В первом случае объединяемые поверхности нагреваются и переходят в жидкое состояние (для этого нередко используют дополнительные присадки). Второй метод заключается в применении фактора высокого давления, эффект оплавления при этом отсутствует.

Технология газовой сварки металлов

Газовая технология сварочного производства применяется уже более сотни лет. Данный метод заключается в плавлении металлов и формировании гомогенной структуры с помощью повышенного газового пламени. Нагревание материала и его переход в жидкое состояние достигается за счет горения смеси, обогащенной чистым кислородом, выполняющим функцию окислителя. Самые высокие температурные показатели позволяет получить газ ацетилен — от 3200 до 34000 °C. На втором месте пропан — 28000 °C.

Из дополнительных материалов требуются только проволока и флюс, с помощью которых создается шов. Интенсивность сварочного процесса можно регулировать, увеличивая или уменьшая мощность газовой горелки. Изменение параметров пламени осуществляется с помощью редуктора.

                                                26.10.2020.

ГРУППА № 312 темы уроков:"Классификация металлов по их свариваемости","Значение сваркикачественных соединений"

Классификация сталей по свариваемости

По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа - хорошо сваривающиеся; вторая группа - удовлетворительно сваривающиеся; третья группа - ограниченно сваривающиеся; четвертая группа - плохо сваривающиеся.

Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей,- склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.

К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.

Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.

К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.

К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.

Хорошо сваривающиеся углеродистые, низко- и среднелегированные стали. Условия сварки нормальные. Литые детали с большим объемом наплавленного металла рекомендуется варить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск по режиму термообработки для данной стали). Для конструкций, работающих под статической нагрузкой, термообработку после сварки не производят.

Для ответственных конструкций, работающих под динамическими нагрузками или при высокой температуре, термообработка производится в соответствии с техническими условиями. Детали с большим объемом наплавленного металла подлежат отжигу или высокому отпуску.

При сварке электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55 (ГОСТ 9467 - 75) сварное соединение обрабатывают нормальным режущим инструментом.

Свариваемость сталей по маркам приведена в табл. 1.

Удовлетворительно сваривающиеся углеродистые, низко- и средне- легированные стали. Термообработка стали до сварки различна в зависимости от марки стали и конструкции деталей. Для отливок из стали 30Л и 35Л обязателен отжиг. Детали машин из проката или из поковок, не имеющие жестких контуров, могут подвергаться сварке в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).

Сварка на морозе не допускается. Сварку деталей с большим объемом наплавленного металла, а также сварку усилительных вкладышей рекомендуется производить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск). При заварке мелких раковин на деталях и элементах из углеродистой стали, содержащей углерода 0,35%, и при невозможности последующего отпуска завариваемую деталь подвергают местному подогреву.

                              Значение сварки качественных соединений.

От чего зависит надежность сварного шва?

Качество сварочных швов, а следовательно, и их надежность зависит от нескольких факторов:

• Большое значение имеет то, насколько качественным является тот металл, который подвергается сварке.
• Материалы, которые используются при проведении сварочных работ, тоже должны отличаться высоким качеством. К таким материалам относится сварочный электрод или сварочная проволока, сварочный флюс, а также те газы, которые используются в качестве защитных.
• Кроме того, надежность сварного соединения зависит и от того, насколько правильно выбраны все материалы для ведения сварки.
• Особое внимание следует обращать и на выбор оборудования для ведения сварочных работ – оно также должно быть качественным и надежным.
• Выбор режима сварки – еще один фактор, который неизбежно влияет на надежность сварного соединения.
• Также очень важно правильно подготовить  металл заготовок перед началом ведения сварки – зачистить поверхность металла, обработать кромки.

 

 

И конечно, нельзя забывать и о таком факторе, как квалификация самого сварщика – опыт человека, который выполняет сварное соединение не может не сказаться на качестве всех производимых им работ.

 

Правила ведения сварки.

От того, насколько сварщик правильно выполняет все этапы сварочных работ, во многом и определяет качество сварного соединения. Как известно каждому сварщику, многое в его работе зависит от длины дуги, но умение подобрать ее таким образом, чтобы соединение получалось максимально качественным – это дело времени и опыта. То есть, чем больше работает сварщик со сварочным оборудованием, тем лучше и быстрее он определяет необходимую длину дуги – в результате все его действия в данном случае доходят до автоматизма. Тем же, кто еще не обладает достаточным опытом, необходимо помнить – длина сварной дуги зависит от диаметра электрода, которым ведется сварка и составляет от 0,5 его диаметра до 1,1.

Кроме того, при ведении сварочных работ для того, чтобы добиться высокого качества сварного шва необходимо соблюдать и другие правила:

• Сварка может вестись в разных направлениях, в зависимости от поставленной задачи, типа сварки и удобства самого сварщика – слева направо или справа налево, от себя или к себе.
• Электрод должен быть наклонен под углом равным примерно 15 градусов в ту сторону, куда ведется шов.
• Ведение электрода по его оси позволяет поддерживать нужную длину дуги, а ведение его вдоль оси получаемого при сварке валика позволяет добиться высокого качества сварного соединения.
• При завершении сварного соединения дуга не должна резко обрываться – ее необходимо медленно вести до того момента, когда она оборвется сама.