Контрольная работа по «Технологическим процессам в машиностроении»

 

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО

«Тверской государственный  технический университет»

Кафедра технологии металла и материаловедения

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине

«Технологические  процессы в машиностроении»

 

Вариант №26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 г.

 

1.1Какие из известных вам свойств следует принимать во внимание при назначении материалов для изготовления Зубил. Приведите марку материала и режимы термической обработки.

Хвостовик и рабочая часть  зубила обязательно подвергается термоулучшению.В зависимости от условий работы для изготовления зубил применяют следующие материалы: углеродистые инструментальные стали (У7, У8, У9, У7А, У8А, 6ХС, 9ХС): для рубки металлов.Конструкционные стали (45, 50, 40Х, 60С2) оснащённые твердосплавными пластинами (ВК15, ВК20, ВК25, ВК30, ВК8В): для рубки камня.Наиболеераспространненно для изготовления зубил используется инструментальная сталь У7. Высокоуглеродистая сталь содержание углерода 0,7%, за счет чего она обладают высокой твердостью и прочностью, очень низкой пластичностью и вязкостью. Сталь марки У7 подвергают полной закалке и отпуску при 275 -350

 

1.2Какими видами термообработки можно понизить твердость и улучшить обрабатываемость заготовки после нормализации из Стали У9? Каковы должны быть температура нагрева и режимы нагрева охлаждения (см. диаграмму состояния железо-цементита)?

Для снижения твердости и  создания благоприятной структуры  все стали до изготовления инструмента  подвергают предварительной термической  обработке -- отжигу.нагревая сталь У9 до 750--770° С.и закалке при 760-780 в воде.

    Окончательная  термическая обработка -- закалка и отпуск.

1.3 какие из перечисленных ниже структурных составляющих могут содержаться в стали 04Х13 феррит.перлит.ледебурит.графит.цементит?

Состояние поставки, зернистая  структура. Твердость приблизительно 231 HV,иногда 308 HV.

Зернистый перлит с крупными и мелкими частицами карбида (Сr, Fe)23C6. Встречаются также пластинчатые карбиды. Матрица представляет собой феррит.

1.4Каких из приведённых ниже соединений, участвующих в металлургическом процессе выплавки стали, способствуют удалению серы: CaO, MgO, TiO₂, MnO?

Сера в  стали находится в виде сульфида ( ), который растворяется также в основном шлаке. Чем выше температура, тем большее количество сульфида железа растворяется в шлаке и взаимодействует с оксидом кальция :

.

Образующееся  соединение растворяется в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак.

 

1.5Какие из представленных химических элементов можно было бы использовать в металлургических процессах для раскисления (удаления FeO) из стали: алюминий, марганец, медь кремний, титан, хром, никель?

Раскисление стали заключается в восстановлении оксида железа, растворённого в жидком металле.

При плавке повышение  содержания кислорода в металле  необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород –  вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах.

Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диффузионным.

Осаждающее  раскисление осуществляется введением в жидкую сталь растворимыхраскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо.

В результате раскисления восстанавливается железо и образуются оксиды: , которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак.

Диффузионноераскисление осуществляется раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и алюминий в измельчённом виде загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. Следовательно, оксид железа, растворённый в стали переходит в шлак. Образующиеся при этом процессе оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, при этом в стали снижается содержание неметаллических включений и повышается ее качество .

2.1 выберите марку  литейного сплава для изготовления  отливки станины металлорежущего  оборудования.

Для изготовления отливки  станин металлорежущего оборудования применяется ферритно-перлитные  серые чугуны марки Сч20, Сч25.

2.2 оцените литейные  свойства выбранного сплава.

Высокие литейные свойства, прочность, твердость и износостойкость  чугуна.

Работающих при повышенных статических и динамических нагрузках.

2.3 выберите способ  литья.

Литьё в песчаные формы.

 

2.4 оцените технологичность  процесса получения отливки.

Вначале изготовляется литейная модель (ранее – деревянная, в  настоящее время часто используется пластиковые модели, полученные методами быстрогопрототипирования), копирующая будущую деталь. Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песком и связующее), заполняется пространство междуею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в опоки форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия – литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку.

Новым направлением технологии литья в песчаных формы является применением вакуумируемых форм из сухого песка без связующего. Для получения отливки данным методом могут применяться различные формовочные материалы, например песчано-глинистая смесь или песок в смеси со смолой и т.д. Для формирования формы используют опоку (металлический короб без дна и крышки). Опока имеет две полуформы, то есть состоит из двух коробов. Полость соприкосновения двух полуформ – поверхность разъема. В полуформу засыпают формовочную смесь и утрамбовывают её. На поверхности разъёма делают отпечаток промодели (промодель соответствует форме отливки). Также выполняют вторую полуформу. Соединяют две полуформы по поверхности разъёма и производят заливку металла.

 

2.5 предложите  пути уменьшения максимального  веса заготовки

Более широко используют вместо отливок штампосварные заготовки, которые позволяют уменьшить  объем механической обработки и  снизить себестоимость деталей. Отливки (станин станков) заменяют сварно-литыми, что снижает трудоемкость изготовления и их металлоемкость

Для отливок это более  широкое использование вместо литья  в песчано-глинистые формы литья  в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением в металлические  формы. Приэто надо использовать из технологических  возможностей новых методов литья  и экономической целесообразности замены.

Повышение скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины  отливки, увеличение теплопроводности литейной формы и её начальной  температуры.

 

3.1 выберите способ  обработки металлов давлением  (ОМД) для производства машиностроительного   профиля квадрат 20  на 20. Сталь 08Ю, 200 тонн.

Прокат стальной горячекатаный  квадратный

3.2 назначьте режимы  предварительной термической обработки  заготовки.

Прокатка при начальных температурах: стали 1000-1300° С

3.3 оцените уровень  механических свойств металла  машиностроительного профиля.

Механические свойства металлов характеризуются:Временное сопротивление s_в, Н/мм² (кгс/мм²)= 255-350 ,Предел текучести s_т, Н/мм² (кгс/мм²)=175 , твердость =HB 10 ^-1 = 115   МПа

Все эти испытания производятся на образцах металла при помощи специальных  машин.

3.4 выберите марку  материала для изготовления инструмента

Валки прокатные из чугуна СПХН-60

 

 

 

Химический  состав

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Твердость,HSD
3,3-3.7	0,40-0,80	0.40-0.80	До (upto)0.30	До (upto)0.16	0,8-1,4	1,5-3,0	60-70

 

 

3.5 предложите  пути повышения качества машиностроительного  профиля и снижения его себестоимости  изготовления

Надежность и долговечность  валков являются решающими факторами, определяющими качество продукции, производительность и экономическую  эффективность станов горячей прокатки. Производство валков у изготовителя должно быть экономически эффективным. Для изготовления валков необходимо использовать материалы, имеющие невысокую  стоимость, но при этом износостойкость  материала валка должна удовлетворять  требованиям заказчика.. Однако опыт эксплуатации валков горячей прокатки в Европе, Японии показал, что литой материал валка менее склонен к усталостным явлениям и показывает более высокую стойкость при эксплуатации. Увеличение срока эксплуатации валка снижает себестоимость продукции.

 

4.1 выберите способ  сварки стыкового соединения  из стали 18ХГС, толщиной 8 мм, длинной  24 м.

Сталь 18ХГС низкоуглеродистая, среднелегированная, 2 группа свариваемости, легированных добавок~3%. Автоматическая дуговая сварка под флюсом.

 

 

 

 

4.2 выберите сварочные  материалы для выполнения стыкового  соединения

Для автоматической дуговой  сварки под флюсом используют не покрытую электродную проволоку марки  Св-08ГА и флюс марки Св-08А, АН-348-А, для защиты дуги и сварочной ванны  от воздуха.

 

4.3 определите  режимы сварки

Режимы  сварки под флюс

Толщина металла или категория шва, мм	Подготовка кромок	Тип шва или способ сварки	Диаметр электропроводной проволоки, мм	Сила тока, А	Напряжение дуги, В	Скорость сварки, м/ч
Автоматическая сварка стыковых швов
8	Без разделки зазор 2…4 мм	односторонний	4	550…600	26…30	48…50

 

 

 

5.1 выберите марку  инструментального материала для  изготовления металлорежущего инструмента  для скорости резания 0,2 м/с.

со скоростью0,2 м/с ( 12 м/мин ) рботают такие инструменты. Как сверла.метчики,развертки, зенкеры.

Для изготовления режущего инструмента предназначена быстрорежущая  сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73.

Режущий инструмент из быстрорежущей  стали после термической обработки  (HRS 62-65) имеет красностойкость 600-630 градусов . обладает повышенной износостойкостью,может работать со скоростями резания до 80 м/мин.

5.2 опишите структуру  и свойства выбранного инструментального  материала.

при затвердевании литой  быстрорежущей стали образуется эвтектика, напоминающая ледобурит, располагающаяся по границам зерен,поэтому эти стали относятся к ледобуритным. После ковки и прокатки сетка эвтектики подвергается дроблению и измельчению входящих в нее карбидов и более равномерным их распределением в основной матрице.

После прокатки и ковки  быстрорежущую сталь подвергают изотермическому отжигу для уменьшения твердости и облегчения механической обработки. Сталь выдерживают при  темепратуре 740 градусов до полного превращения аустенита в перлитно-сорбитную структуру.Высокую теплостойкость инструмент из этой стали приобретает после закалки и многократного отпуска. При нагреве под закалку необходимо обеспечить максимальное растворение карбидов и получение аустенита. Такая структура увеличивает прокаливаемость и позволяет получить после закалки мартенсит с высокой теплостойкостью. После закалки структура стали состоит из высокоуглеродистого мартенсита . нерастворенных при нагреве избыточных карбидов и около 30% остаточного аустенита

 

5.3 предложите  способы повышения износостойкости  инструмента из выбранного материала.

Высокую теплостойкость инструмент из этой стали приобретает после  закалки и многократного отпуска. Во избежание появления трещин применяют  ступенчатый нагрев под закалку  в расплавленных солях, а закалку производят в масле. Затем сталь подвергается отпуску. Повышение теплостойкости достигается присадкой ваннадия и кобальта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Материаловедение. Под ред. Б.И. Арзамасов  - М.: Машиностроение, 1986.
2. Марочник сталей и сплавов. Под ред. А.С. Зубченко. - М.: Машиностроение, 2001.
3. Специальные стали. Учебник для вузов  Под ред. М.И. Гольдштейн  - М.: Металлургия, 1986.
4. Технология конструкционных материалов. Под ред.А.М.Дальский-М.:Машиностроение 2005.