12.11.2020г.- 13.11.2020г.

                                  Предмет " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"

                                         ГРУППЫ: №311, №303, №310.

12.11.2020г. Группа №311 тема урока: "Отжиг и нормализация,закалка,отпуск"

Отжиг, нормализация, закалка и отпуск

Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.

При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при обработке стали давлением, с повышением степени деформации внутреннее строение ее кристаллической решетки изменяется и кристаллы принимают неестественное напряженное состояние. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все кристаллы не вытянутся в виде волокон в направлении действия силы давления. Происходит это при холодной обработке металла. В результате изменяются его различные свойства – твердость и прочность повышаются, а удлинением понижаются. Если продолжать обработку, могут произойти трещины, разрывы. Чтобы вернуть стали первоначальные свойства, необходимо вывести структуры из напряженного состояния и придать им вновь устойчивое положение, иными словами, нужна рекристаллизация. Для этого необходима тепловая или термическая обработка металла.

При термической (тепловой) обработке необходимо нагревание металла до определенной температуры, выдержка при этой температуре и затем охлаждение с нужной скоростью. Различают несколько видов термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, химико-термическую обработку.

Отжигом называется вид термической обработки, при котором изделия нагревают до определенной температуры, выдерживают определенное время при этой температуре и затем медленно охлаждают, достигая устойчивой равновесной структуры стали.

Основное назначение отжига – получение равновесной структуры, поэтому при отжиге, как правило, детали охлаждают медленно. К примеру, углеродистые стали – со скоростью примерно 200°С, а легированных – 30-100°С/ч.

Отжиг улучшает обрабатываемость, повышает пластичность.Производят его в электрических печах. Обрабатываемый металл нагревают при температурах 650 – 720°С 2 – 3 часа, а затем охлаждают вместе с печью.

В случае нагрева изделия в кузнечном горне, самой хорошей средой охлаждения является сухая, просеянная зола, которую подогревают в горне и закапывают в нее охлаждаемое изделие. Для этой цели используют еще нагретый чистый песок.

Нормализацией называется вид термической обработки, применяемой в основном для стальных изделий. Изделия нагревают и затем охлаждают на спокойном воздухе.

В зависимости от количества углерода, содержащегося в стали, нормализация вызывает различные измения ее свойств.

Для малоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, так как при этом структура получается почти такой же, как и после отжига, однако процесс протекает быстрее и поэтому он более экономичен.

Нормализацию производят для повышения механических свойств стали, а также для улучшения обрабатываемости резанием.Для высокоуглеродистых, легированных сталей нормализация является по существу закалкой.

Закалкой называют вид термической обработки, при которой изделию придают высокую твердость, упругость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой. Процесс закалки заключается в нагреве изделия до высокой температуры (740 – 850°С), выдержке и быстром охлаждении до 400 – 450°С с разной скоростью в разных средах – масле, воде, соляных и иных растворах. Как правило, скорость охлаждения должна быть не меньше 150°С в секунду, т.е. охлаждение должно произойти за очень короткий интервал времени – 2 – 3 секунды. Охлаждение ниже 300°С может произойти при любой температуре, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.

В зависимости от цвета накала изменяется и приближенная температура стали. Так, при темно-коричневом цвете накала температура стали находится в пределах от 530 до 580°С, при коричнево-красном цвете – 580 – 650 градусов, при темно-вишневом – 650 – 730°С, при светло-красном – 830 – 980 градусов, при оранжевом – 900 – 1050°С, желтый цвет накала возникает при 1050 – 1150°С, светло-желтый – 1150 – 1250°С, ослепительно белый цвет накала возникает при 1250 – 1300°С.

Отпуском называется вид термической обработки, который осуществляют после закалки. Он смягчает действие закалки, повышает вязкость, уменьшает хрупкость и твердость изделия.

Охлаждение может осуществляться на воздухе или в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуск.

13.11.2020г. ГРУППА № 303 темы уроков: "Классификация металлов и сплавов"," Кристаллические и амморфные тела". 

Изучить материал и составить краткий конспект.

Под металлами в технике подразумеваются как химические элементы, так и их соединения (сплавы), которые характеризуются специфическими свойствами: металлическим блеском, высокими электро- и теплопроводностью, непрозрачностью, способностью подвергаться обработке в горячем и холодном состояниях (ковка, прокатка, сварка, обработка резанием и др.). Такие признаки металлов обуславливаются их электронными межатомными связями и кристаллическим строением. Изменяя внутреннее строение металлов механической, термической, а также термомеханической обработкой, можно изменять их свойства.

Все металлы можно разделить на 2 большие группы – черные и цветные металлы.

Черные металлы(промышленное название железа и сплавов на его основе) имеют серебристо-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, высокую твердость; для них характерен полиморфизм.

 

По этим признакам их можно разделить на:

– железные металлы – Fe, Co, Ni (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа;

– тугоплавкие металлы – металлы, температура плавления которых выше, чем у железа (т.е. > 1539 ⁰C). Применяются как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов;

– урановые металлы используются для нужд атомной энергетики;

– редкоземельные металлы – лантаноиды (лантан, церий, цирконий, неодим и др.). Эти металлы обладают весьма близкими химическимим свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.). Применяются они как присадки к сплавам других элементов;

– щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии применяются в специальных случаях, например в качестве теплоносителей в атомных реакторах.

Цветные металлы (промышленное название всех металлов, за исключением железа) имеют характерную окраску (красные, желтые, белые), обладают большой пластичностью, малой твердостью и относительно низкой температурой плавления. Цветные металлы можно разделить на группы:

1. Легкие металлы – алюминий, магний, титан, бериллий и сплавы на основе алюминия и магния, которые имеют низкую плотность (до 5г/см³).

2. Тяжелые металлы – медь, олово, цинк, свинец, кобальт и сплавы на основе меди, которые имеют плотность более 5 г/см³.

3. Тугоплавкие металлы – ванадий, вольфрам, кобальт, молибден, титан и др., а также сплавы на их основе.

4. Легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, индий, олово, свинец, висмут, сурьма и др. Имеют низкую температуру плавления.

5. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). Имеют высокую коррозионную стойкость.

В историческом аспекте применение металлов началось с золота (1 млн. лет до н.э.), серебра (4…6 тыс. лет до н.э.), меди. Затем начали применять металлы, которые легко восстанавливаются и поддаются обработке, в частности, при температурном нагреве [свинец, олово, железо (3 тыс. лет до н.э.)].

В настоящее время в строительстве чаще всего применяют не чистые металлы, а полученные на их основе сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе черных металлов (~94%) и незначительное – сплавы цветных металлов (рис. 1.10).

Основная часть при изготовлении и применении черных металлов и сплавов приходится на железо (в виде его сплава с углеродом – сталь). Так, по данным Международного института чугуна и стали (IISI), в 2006 году объем мировой выработки стали составил 1 239,5 млн. тонн, что на 65,3 % превысило общие мировые показатели десятилетней давности и на 45,7 % – пятилетней. При этом наиболее значительный рост за последние десять лет отмечается в Азии, в частности в Китае. Так, в 1996 г. Китай произвел 101,2 млн. тонн стали; к 2001 г. этот показатель возрос на 49,1 % и составил 150,9 млн. тонн; в 2006 г. Китай произвел 418,8 млн. т. стали – таким образом, всего за десять лет производство стали в Китае выросло на 313,8 %. 

                       КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АММОРФНЫЕ  ТЕЛА.

По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические.

Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия. Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок). По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям. Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. Если аморфное тело нагревать, то оно постепенно размягчается, и переход в жидкое состояние занимает значительный интервал температур.

В кристаллических телах частицы располагаются в строгом порядке, образуя пространственные периодически повторяющиеся структуры во всем объеме тела. Для наглядного представления таких структур используются пространственные кристаллические решетки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул данного вещества. Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества. Например, решетка поваренной соли содержит ионы Na+ и Cl–, не объединенные попарно в молекулы NaCl (рис. 3.6.1). Такие кристаллы называются ионными.

13.11.2020 ГРУППА № 310 Темы уроков: "Шабрение притирка.","Допуски,посадки",    "Технические измерения".

Изучить материал и составить краткий конспект.

ШАБРЕНИЕ.

Под этой процедурой принято понимать финальную операцию слесарной обработки металлических (крайне редко – пластиковых или деревянных) поверхностей, суть которой состоит в соскабливании с верхней части деталей тонких (0,005–0,07 мм) слоев посредством шабера. Рекомендована операция для ситуаций, когда обрабатываются крайне малые по уровню шероховатости поверхности.
Шабровка идеальна для поверхностей сопрягаемого типа (трущихся), которые перемещаются по отношению друг к другу.

Она удерживает между ними смазку, обеспечивает сопрягаемым изделиям плотное прилегание, что гарантирует высокую точность геометрических показателей обрабатываемых деталей, к которым относят:

• элементы приборов;
• криволинейные и плоские поверхности;
• поверхности поверочных плит, линеек, угольников и иных измерительных приспособлений;
• подшипники скольжения;
• некоторые строительные материалы (часто выполняется шабровка плитки).

Инструмент для выполнения операции шабрования под названием шабер может быть:

• трехгранным, плоским или фасонным (классификация по виду режущей части);
• составным либо цельным (разделение по конструкции);
• двух- или односторонним (учитывается количество режущих частей).

Притирка необходима для обеспечения герметичности и высокой плотности участков сопряжения заготовок, контактирующих между собой. Поверхность при проведении такой процедуры характеризуется точностью выравнивания до 0,0001 мм. Выполняют ее после шабрения следующими абразивами:

• Мягкими: алмазные пасты и пасты ГОИ. Такие составы рекомендованы для медных и алюминиевых листов, чугунных изделий, поверхностей из отожженной стали.
• Твердыми: кремень, наждак, монокорунд, алмаз, кварц, натуральный корунд, синтетический альбор, электрокорунд (белый, обычный, хромистый), карбиды кремния. Последние используются для обработки чугунов.

Притирка сопровождается охлаждением и смазкой поверхностей, которые выполняются содовой водой, бензином, керосином либо минеральными маслами. А главным инструментом выполнения процедуры является приспособление притир. Он изготавливается из натурального дерева, стекла, бронзы, чугуна, меди, имеет цилиндрическую, плоскую или иную конфигурацию, которая аналогична выравниваемой поверхности.

                                                  ПОСАДКИ  И  ДОПУСКИ.
   Посадки с зазором. Скользящие посадки (сочетание отверстия Н с валом h) применяют главным образом в неподвижных соединениях при необходимости частой разборки (сменные детали), если требуется легко передвигать или поворачивать детали одну относительно другой при настройке или регулировании, для центрирования неподвижно скрепляемых деталей.
   Посадку Н6/h5 применяют для особо точного центрирования, например, для пиноли в корпусе бабки станка.
   Посадку Н7/h6 применяют: а) для сменных зубчатых колес в станках; б) в соединениях с короткими рабочими ходами, например, для хвостовиков пружинных клапанов в направляющих втулках (применима также посадка Н7/g6); в) для соединения деталей, которые должны легко передвигаться при затяжке; г) для точного направления при возвратно-поступательных перемещениях (поршневой шток в направляющих втулках насосов высокого давления); д) для центрирования корпусов под подшипники качения в оборудовании и различных машинах.
   Посадку Н8/h7 используют для центрирующих поверхностей при пониженных требованиях к соосности.
   Посадки H8/h8; H9/h8; Н9/h9 применяют для неподвижно закрепляемых деталей при невысоких требованиях к точности механизмов, небольших нагрузках и необходимости обеспечить легкую сборку (зубчатые колеса, муфты, шкивы и другие детали, соединяющиеся с валом на шпонке; корпуса подшипников качения, центрирование фланцевых соединений), а также в подвижных соединениях при медленных пли редких поступательных и вращательных перемещениях (перемещающиеся зубчатые колеса, зубчатые торцовые муфты).
   Посадку Н11/h11 используют для относительно грубо центрированных неподвижных соединений (центрирование фланцевых крышек, фиксация накладных кондукторов), для неответственных шарниров.
   Посадка H7/g6 характеризуется минимальной по сравнению с остальными величиной гарантированного зазора. Применяют в подвижных соединениях для обеспечения герметичности (например, золотник во втулке пневматической сверлильной машины), точного направления пли при коротких ходах (клапаны в клапанной коробке). Другие примеры применения: соединение шатунной головки с шейкой коленчатого вала, посадка клапанных коромысел в механизме распределения двигателя, сменные кондукторные втулки, для установки изделий на пальцах приспособлений. В особо точных .механизмах применяют посадки H6/g5 и даже Н5/g4.
   Посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, в том числе в коробках скоростей, центробежных насосах; для вращающихся свободно на валах зубчатых колес, а также колес, включаемых муфтами; для направления толкателей в двигателях внутреннего сгорания. Более точную посадку этого типа - H6/f6 используют для точных подшипников, золотниковых пар гидравлических передач легковых автомобилей.
   Посадки H8/f8; H8/f9; Н9/f9 применяют для подшипников скольжения при нескольких или разнесенных опорах, для других подвижных соединений и центрирования при относительно невысоких требованиях к соосности (крупные подшипники в тяжелом машиностроении, посадки сцепных муфт, поршней в цилиндрах паровых машин, направление поршневых и золотниковых штоков в сальниках, центрирование крышек цилиндров).
   Посадки Н7/е7; Н7/е8; Д8/е8 и Н8/е9 применяют в подшипниках при высо-~ кой частоте вращения (в электродвигателях, в механизме передач двигателя внутреннего сгорания), при разнесенных опорах или большой длине сопряжения, например, для блока зубчатых колес в станках. Посадки H8/d9; H9/d9 применяют, например, для поршней в цилиндрах паровых машин и компрессоров, в соединениях клапанных коробок с корпусом компрессора (для их демонтажа необходим большой зазор из-за образования нагара и значительной температуры). Более точные посадки этого типа Н7/d8; H8/d8 применяют -для крупных подшипников при высокой частоте вращения.
   Из числа грубых посадок с зазором в 10-12 квалитетов наиболее предпочтительной является посадка Н11/d11, применяемая для подвижных соединений, работающих в условиях пыли и грязи (узлы сельскохозяйственных машин, железнодорожных вагонов), в шарнирных соединениях тяг, рычагов и т. п., для центрирования крышек паровых цилиндров с уплотнением стыка кольцевыми прокладками.
   Переходные посадки. Предназначены для неподвижных соединений деталей, подвергающихся при ремонтах пли по условиям эксплуатации сборке и разборке. Взаимная неподвижность деталей обеспечивается шпонками, штифтами, нажимными винтами и т. п. Менее тугие посадки назначают при необходимости в частых разборках соединения, при неудобствах разборки и возможности повреждения соседних деталей; более тугие - если требуется высокая точность центрирования, при ударных нагрузках и вибрациях.
   Посадка Н7/п6 (типа глухой) дает наиболее прочные соединения. Примеры применения: а) для зубчатых колес, муфт, кривошипов и других деталей при больших нагрузках, ударах или вибрациях в соединениях, разбираемых обычно только при капитальном ремонте; б) посадка установочных колец на валах малых и средних электромашин; в) посадка кондукторных втулок, установочных пальцев, штифтов. В приборостроении используется для передачи небольших нагрузок без дополнительного крепления (посадки осей, втулок, шкивов и др.)- Сборка производится под прессом.
   Посадка H7/m6 (типа тугой) несколько слабее посадки типа глухой.(меньше натяги, повышается вероятность получения зазора), ее применяют при необходимости изредка разбирать соединение. С предельными отклонениями по /m6 выполняют посадочные места под подшипники качения в тяжелом машиностроении, цилиндрические штифты, но поле допуска тб не вошло в число предпочтительных, так как перекрывается соседними полями n6 и k6.
   Посадка H7/k6 (типа напряженной) в среднем дает незначительный зазор (1-5 мкм) и обеспечивает хорошее центрирование, не требуя значительных усилий для сборки и разборки. Применяется чаще других переходных посадок: для посадки шкивов, зубчатых колес, муфт, маховиков (на шпонках), для втулок подшипников и вращающихся на валах зубчатых колес и др.
   Посадка H7/j6 (типа плотной) имеет большие средние зазоры, чем предыдущая, и применяется взамен ее при необходимости облегчить сборку.
   Более точные или грубые переходные посадки имеют примерно тот же характер, что и описанные одноименные посадки, и используются со ответственно при высоких или пониженных требованиях к точности центрирования.
   Посадки с натягом. Выбор посадки производится из условия, чтобы при наименьшем натяге была обеспечена прочность соединения и передача нагрузки, а при наибольшем натяге - прочность деталей. Для применения поса док с натягом, особенно в массовом производстве, рекомендуется предварительная опытная проверка.
   Посадку H7/р6 применяют при сравнительно небольших нагрузках (например, посадка на вал уплотнительного кольца, фиксирующего положение внутреннего кольца подшипника у крановых и тяговых двигателей).
   Посадки H7/г6; H7/sб; H8/s7 используют в соединениях без крепежных деталей при небольших нагрузках (например, втулка в головке шатуна пневматиче- ского двигателя) и с крепежными деталями при больших нагрузках (посадка на шпонке зубчатых колес и муфт в прокатных станах, нефтебуровом оборудовании и др.).
   Посадки Н7/u7 и Н8/u8 применяют в соединениях без крепежных деталей при значительных нагрузках, в том числе знакопеременных (например, соединение пальца с эксцентриком в режущем аппарате уборочных сельскохозяйственных машин); с крепежными деталями при очень больших нагрузках (посадка крупных муфт в приводах прокатных станов), при небольших нагрузках, но малой длине сопряжения (седло клапана в головке блока цилиндров грузового автомобиля, втулка в рычаге очистки зерноуборочного комбайна).
   Посадки Н8/х8 и Н8/z8 характеризуются относительно большими натягами и допусками натяга, применяются в тяжелонагруженных соединениях или при материалах с относительно небольшим модулем упругости.
   Посадки, с натягом высокой точности Hб/p5; H6/г5; Н6/s5 применяют относительно редко и в соединениях, особо чувствительных к колебаниям натягов, например, посадка двухступенчатой втулки на вал якоря тягового электродвигателя.
   Допуски несопрягаемых размеров. Для несопрягаемых размеров допуски назначают по табл. 1 в зависимости от функциональных требований. Поля допусков обычно располагают в плюс для отверстий (обозначают буквой Н и номером квалитета, например, H3, H9, H14), в минус для валов (обозначают буквой h и номером квалитета, например, h3, h9, h14) и симметрично относительно нулевой линии (плюс-минус половина допуска обозначают, например, ±^IТЗ/₂; ±^IТ9 /₂; ± ^IT14 / ₂. Симметричные поля допусков для отверстии могут быть обозначены буквами J5 (например,Js3, Js9, Js14), а для валов - буквами j (например, Js3; Js9; Js14).
   Допуски по 12-17 квалитетам характеризуют несопрягаемые или сопрягаемые размеры относительно низкой точности.
   Многократно повторяющиеся предельные отклонения в этих квадитетах разрешается не указывать у размеров, а оговаривать общей записью.

                                       ТЕХНИЧЕСКИЕ  ИЗМЕРЕНИЯ.

Измерение — нахождение физической ве­личины опытным путем с помощью научных знаний. Они служат для обеспечения качества изделий, взаи­мозаменяемости деталей и узлов, совершенствования технологии производства, его автоматизации и стандар­тизации.

С развитием науки и техники измерения все услож­няются, повышается их точность, возрастает количест­во. Потребность в обширной информации, в определе­нии новых параметров ускоряет создание новых изме­рительных средств и увеличение их выпуска.

Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяйстве: учет продукции народного хо­зяйства; научные исследования, испытания и контроль продукции; контроль и регулирование технологических процессов.

Измерения по способу получения числового значения делятся на прямые, косвенные, совокупные, совместные, абсолютные и относительные.

Прямое — это измерение, при котором искомое зна­чение величины находят непосредственно из опытных данных (измерение длины линейкой, температуры тер­мометром).

Косвенное измерение характеризуется тем, что иско­мое значение величины находят на основании извест­ной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение объе­ма цилиндра по результатам измерения его диаметра и высоты).

Совокупные измерения представляют собой одно­временные измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измере­ниях различных сочетаний этих величин (определение Массы отдельных гирь набора по известной Совместные — это проводимые одновременно измере­ния двух или нескольких одноименных величин для на­хождения зависимости между ними (определение за­висимости длины тела от изменения температуры).

Абсолютное измерение основано на прямых измере­ниях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

Относительное — это измерение отношения величи­ны к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Контроль — это процесс получения и обработки ин­формации об объекте с целью определения его год­ности.

Для измерения физических величин очень важно выбрать единицы их измерения.

Единица измерения физической величины представ­ляет собой величину, принятую по соглашению за ос­нование для количественной оценки величин, качествен­но однородных с нею.