Механические свойства металлов и сплавов - раздел Образование, КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Основными Механическими Свойствами Являются Прочность, Упругость, Вязкость, Т...
Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе.
Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок.
В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:
1.Статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.
2.Динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.
3.Повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.
Для получения сопоставимых результатов образцы и методика проведения механических испытаний регламентированы ГОСТами.
При статическом испытании на растяжение: получают характеристики прочности и пластичности.
Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.
Испытания проводятся на специальных машинах, которые записывают диаграмму растяжения, выражающую зависимость удлинения образца Δl (мм) от действующей нагрузки Р, т.е. Δl = f(P).
Но для получения данных по механическим свойствам перестраивают: зависимость относительного удлинения Δl от напряжения δ (рис. 3.1).
Проанализируем процессы, которые происходят в материале образца при увеличении нагрузки.
Участок оа на диаграмме соответствует упругой деформации материала, когда соблюдается закон Гука. Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке а, называется пределом пропорциональности.
Предел пропорциональности (σпц) – максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между деформацией и напряжением.
σпц = Рпц / Fо,
где Fо – начальная площадь поперечного сечения расчетной части образца.
При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения).
Каждому напряжению соответствует остаточное удлинение, которое получаем проведением из соответствующей точки диаграммы растяжения линии параллельной оа.
Рис. 3.1. Диаграмма растяжения: а – абсолютная, б – относительная; в – схема определения условного предела текучести
Так как практически невозможно установить точку перехода в неупругое состояние, то устанавливают условный предел упругости, – максимальное напряжение, до которого образец получает только упругую деформацию. Считают напряжение, при котором остаточная деформация очень мала (0,005…0,05%).
В обозначении указывается значение остаточной деформации (σ0,05).
σ0,05 = Р0,05 / Fо
Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям.
В зависимости от природы материала используют физический или условный предел текучести.
Физический предел текучести (σт) – это напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке (наличие горизонтальной площадки на диаграмме растяжения). Используется для очень пластичных материалов.
σт = Рт / Fо,
где Рт – нагрузка, соответствующая площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 3.1)
Но основная часть металлов и сплавов не имеет площадки текучести.
Условный предел текучести (σ0,2) – это напряжение вызывающее остаточную деформацию δ = 0,2%
σ0,2 = Р0,2 / Fо,
где Р0,2 – нагрузка, соответствующая остаточному удлинению Δl0,2=0,002l0
Физический или условный предел текучести являются важными расчетными характеристиками материала. Действующие в детали напряжения должны быть ниже предела текучести.
Равномерная по всему объему пластичная деформация продолжается до значения предела прочности.
В точке в в наиболее слабом месте начинает образовываться шейка – сильное местное утомление образца.
Предел прочности или временное сопротивление (σв) – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке Рв, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).
σв = Рв / Fо
Образование шейки характерно для пластичных материалов, которые имеют диаграмму растяжения с максимумом.
Предел прочности характеризует прочность как сопротивления значительной равномерной пластичной деформации. За точкой В, вследствие развития шейки, нагрузка падает и в точке С происходит разрушение.
Истинное сопротивление разрушению – это максимальное напряжение, которое выдерживает материал в момент, предшествующий разрушению образца.
Sk = Pk / Fk,
где Pk – нагрузка в момент разрыва; Fk - конечная площадь поперечного сечения образца
Истинное сопротивление разрушению значительно больше предела прочности, так как оно определяется относительно конечной площади поперечного сечения образца.
При испытании на растяжение определяются и характеристики пластичности.
Пластичность - способность материала к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.
Это свойство используют при обработке металлов давлением.
Показатели пластичности:
- относительное удлинение
, где
lo и lk – начальная и конечная длина образца; Δlост – абсолютное удлинение образца, определяется измерением образца после разрыва.
- относительное сужение
,
где Fo - начальная площадь поперечного сечения; Fk - площадь поперечного сечения в шейке после разрыва.
Относительное сужение более точно характеризует пластичность и служит технологической характеристикой при листовой штамповке. Пластичные материалы более надежны в работе, т.к. для них меньше вероятность опасного хрупкого разрушения.
Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.
Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость. Наибольшее распространение получили методы Бринелля, Роквелла, Виккерса и микротвердости (рис. 3.3).
Рис. 3.2. Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу
Твердость по Бринеллю
Испытание проводят на твердомере Бринелля (рис. 3.3 а)
В качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром D 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия.
Нагрузка Р, в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически обработанной стали и чугуна – P = 30D2, литой бронзы и латуни – P = 10D2, алюминия и других очень мягких металлов – P = 2,5D2.
Продолжительность выдержки Ƭ: для стали и чугуна – 10 с, для латуни и бронзы – 30 с.
Полученный отпечаток измеряется в двух направлениях при помощи лупы Бринелля.
Твердость определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F.
Стандартными условиями являются D = 10 мм; Р = 3000 кгс; τ = 10 с. В этом случае твердость по Бринеллю обозначается НВ 250, в других случаях указываются условия: НВ D / P / τ, НВ 5/ 250 /30 – 80.
Метод Виккерса
Твердость определяется по величине отпечатка (рис. 3.3 в).
В качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида с углом при вершине 136o.
Твердость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки P к площади поверхности отпечатка F.
Нагрузка Р составляет 5…100 кгс. Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе.
Обозначается 500 HV 10/30, где 10 нагрузка в кгс, 30 с- время действия нагрузки, 500 твердость (кгс/мм2); 500 HV – твердость по Виккерсу, полученная при силе 30 кгс и времени выдержки 10...15 с.
Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонкие изделия, поверхностные слои. Высокая точность и чувствительность метода.
Метод Роквелла
Основан на вдавливании в поверхность наконечника под определенной нагрузкой (рис. 3.3 б)
Индентор для мягких материалов (до НВ 230) – стальной шарик диаметром 1,6 мм, для более твердых материалов – конус алмазный.
Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка Ро (10 кгс) для плотного соприкосновения наконечника с образцом. Затем прикладывается основная нагрузка Р1, в течение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р. После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой Ро.
В зависимости от природы материала используют три шкалы твердости (табл. 3.1).
Основные шкалы твердости по Роквеллу
Таблица 3.1.
| Шкала
| Индентор
| Нагрузка Р, кгс
|
| А
| Алмазный конус с углом 120° при вершине
| 60 кгс
|
| В
| Шарик диаметром 1/16 дюйма из карбида вольфрама (или закаленной стали)
| 100 кгс
|
| С
| Алмазный конус с углом 120° при вершине
| 150 кгс
|
Твердость обратно пропорциональна глубине вдавливания. Чем тверже метал – тем меньше глубина вдавливания Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка. К недостатку метода относится меньшая точность по сравнению с методами Бринелля и Роквелла.
Способ микротвердости – для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра).
Аналогичен способу Виккерса. Индентор – пирамида меньших размеров, нагрузки при вдавливании Р составляют 5…500 кг.
Метод царапания
Алмазным конусом, пирамидой или шариком наносится царапина, которая является мерой. При нанесении царапин на другие материалы и сравнении их с мерой судят о твердости материала.
Можно нанести царапину шириной 10 мм под действием определенной нагрузки. Наблюдают за величиной нагрузки, которая дает эту ширину.
Динамический метод (по Шору)
Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.
В результате проведения динамических испытаний на ударный изгиб специальных образцов с надрезом оценивается вязкость материалов и устанавливается их склонность к переходу из вязкого состояния в хрупкое.
Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию внешних сил за счет пластической деформации.
Является энергетической характеристикой материала, выражается в единицах работы Вязкость металлов и сплавов определяется их химическим составом, термической обработкой и другими внутренними факторами.
Также вязкость зависит от условий, в которых работает металл (температуры, скорости нагружения, наличия концентраторов напряжения).
С повышением температуры вязкость увеличивается.
Хладоломкостью называется склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры.
Хладоломкими являются железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемноцентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку.
Основные характеристики усталостной прочности
Предел выносливости– максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за произвольно большое число циклов нагружения N.
Ограниченный предел выносливости – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за определенное число циклов нагружения или время.
Живучесть – разность между числом циклов до полного разрушения и числом циклов до появления усталостной трещины.
3.2. Конструкционная прочность материалов
В результате испытаний получают характеристики:
-силовые (предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, предел выносливости);
-деформационные (относительное удлинение, относительное сужение);
-энергетические (ударная вязкость).
Все они характеризуют общую прочность материала независимо от назначения, конструкции и условий эксплуатации. Высокое качество детали может быть достигнуто только при учете всех особенностей, которые имеют место в процессе работы детали, и которые определяют ее конструкционную прочность.
Конструкционная прочность – комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации.
На конструкционную прочность влияют следующие факторы: 1) конструкционные особенности детали (форма и размеры); 2) механизмы различных видов разрушения детали; 3) состояние материала в поверхностном слое детали; 4) процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.
Необходимым условием создания качественных конструкций при экономном использовании материала является учет дополнительных критериев, влияющих на конструкционную прочность. Этими критериями являются надежность и долговечность.
Надежность – свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению.
Развитие хрупкого разрушения происходит при низких температурах, при наличии трещин, при повышенных остаточных напряжениях, а также при развитии усталостных процессов и коррозии.
Критериями, определяющими надежность, являются температурные пороги хладоломкости, сопротивление распространению трещин, ударная вязкость, характеристики пластичности, живучесть.
Долговечность – способность детали сохранять работоспособность до определенного состояния.
Долговечность определяется усталостью металла, процессами износа, коррозии и другими, которые вызывают постепенное разрушение и не влекут аварийных последствий, то есть условиями работы.
Критериями, определяющими долговечность, являются усталостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии, контактная прочность.
Общими принципами выбора критериев для оценки конструкционной прочности являются:
-аналогия вида напряженного состояния в испытываемых образцах и изделиях;
-аналогия условий испытания образцов и условий эксплуатации (температура, среда, порядок нагружения);
-аналогия характера разрушения и вида излома в образце и изделии.
Все темы данного раздела:
Ю.Г. Баскин, В.Ф. Глазков, Л.А. Королева, М.Н. Федотов
Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие /Под ред. В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2011 -
Характерные свойства металлов
В огромном ряду материалов, с незапамятных времен известных человеку и широко используемых им в своей жизни и деятельности, металлы всегда занимали особое место.
Подтверждение этому и в на
Понятие об изотропии и анизотропии
Свойства тела зависят от природы атомов, из которых оно состоит, и от силы взаимодействия между этими атомами. Силы взаимодействия между атомами в значительной степени определяются расстояниями меж
Прочность металлов идеального и реальных строений. Виды дефектов кристаллической решетки
Из жидкого расплава можно вырастить монокристалл. Их обычно используют в лабораториях для изучения свойств того или иного вещества.
Металлы и сплавы, полученные в обычных у
Макро и микроанализ
Различают макроструктуру, микроструктуру и тонкую структуру материалов.
1.Макроструктурный анализ – изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при
Термодинамические основы, механизм и кинетика кристаллизации металлов
Состояние вещества связано с условиями, в которых оно находится. Одно и тоже вещество в различных интервалах температур и давлений может находиться в состояниях, отличающихся друг от друга по своим
Параметры кристаллизации
Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно.
Стремятся к получению
Напряжения и деформация
Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений.
Напряжение – сила, действующая на единицу площади сечения детали.
Напряжения и вызыв
Возвратная рекристаллизация структуры металла
Деформированный металл находится в неравновесном состоянии. Переход к равновесному состоянию связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке, снятием напряжений, что опреде
Понятия о сплавах и их теория
Под сплавом понимают вещество, полученное сплавлением двух или более элементов. Возможны другие способы приготовления сплавов: спекания, электролиз, возгонка. В этом случае вещества
Термодинамические условия равновесия в двухкомпонентных сплавах
Различают следующие виды диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов:
1.Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (сплавы
Влияние углерода и примесей на свойства стали.
Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.
Достоинс
Виды термической обработки металлов
Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.
Основы термической
Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
В результате термической обработки в сплавах происходят структурные изменения. После термообработки металлические сплавы могут находиться в равновесном (стабильном) и неравновесном
Закалка
Основными параметрами являются температура нагрева и скорость охлаждения.
По температуре нагрева различают виды закалки:
– полная, с температурой нагрева на 30…50
Обработка стали холодом
Высокоуглеродистые и многие легированные стали имеют температуру конца мартенситного превращения (Мк) ниже 0oС. Поэтому в структуре стали после закалки наблюдается знач
Поверхностная закалка стали, виды и область применения
Конструкционная прочность часто зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная з
Химико-термическая обработка стали
Химико-термическая обработка (ХТО) – процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.
Изменение химического состава поверх
Термомеханическая обработка стали
Одним из технологических процессов упрочняющей обработки является термомеханическая обработка (ТМО).
Термомеханическая обработка относится к комбинированным способам
Методы поверхностного упрочнения
Основное назначение методов механического упрочнения поверхности – повышение усталостной прочности.
Методы механического упрочнения – наклепывание поверхностного слоя на глубину 0,2…0,4 мм
Конструкционные стали
Конструкционные материалы предназначены для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений.
К конструкционным сталям, применяемым для изготовления разнообразных деталей машин, предъя
Углеродистые стали
Низкоуглеродистые стали 05 кп, 08, 10, 10 пс обладают малой прочностью высокой пластичностью. Применяются без термической обработки для изготовления малонагруженных деталей – шайб, прокладок
Цементуемые и улучшаемые стали
Используются для изготовления деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок. Детали должны сочетать высокую поверхностную прочность, твердость и достаточную в
Стали для режущего инструмента
Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, достаточной прочностью и вязкостью (для инструментов ударного действия).
Режущие кромки могут нагреваться до те
Высокопрочные стали
Высокопрочными называют стали, имеющие предел прочности более 1500 МПа, который достигается подбором химического состава и оптимальной термической обработки.
Такой уровень прочности можно
Коррозионно-стойкие стали и сплавы
Разрушение металла под воздействием окружающей среды называют коррозией.
Коррозия помимо уничтожения металла отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики деталей, содейств
Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы
Жаростойкость, жаростойкие стали и сплавы
Жаростойкость (окалиностойкость) – это способность металлов и сплавов сопротивляться газовой коррозии при высоких температу
Магнитные стали и сплавы
Магнитотвердые стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов. Для постоянных магнитов применяют высокоуглеродистые стали с 1% C, легированные хромом (3%) EX3, а также одновременно х
Алюминий и его сплавы
Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Хи
Деформируемые магниевые сплавы
Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением (360…520oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8
Пресс-порошки и пресс-материалы
Пресс-порошками называются композиционные пластмассы с порошкообразным органическим и неорганическим наполнителем (древесная мука, целлюлоза, кварцевая мука, микроасбест и др.).
Высоконаполненные конструкционные пластмассы
К таким пластмассам относятся материалы, у которых доля наполнителя доходит до 70-75% от массы. В таких высоконаполненных материалах армирующий наполнитель вводится в виде листов, тканей, непрерывн
Газонаполненные пластмассы
Газонаполненные пластмассы это легкие и сверхлегкие материалы, которые получают вспениванием эмульсии и раствора полимера воздухом или газом, либо газами, выделяющимися в процессе отверждения полим
Резиновые материалы
Резинами называются высокомолекулярные материалы, которые получают при вулканизации смеси натурального или синтетического каучука с различными налолнителями. В состав резиновой смеси входят следующ
Клеящиеся материалы и герметики
Клеи и герметики относятся к пленкообразующим материалам и имеют много общего с ними. Эти растворы или расплавы полимеров, а также неорганические вещества, которые наносятся на какую-либо поверхнос
Электротехнические материалы
Электротехнические материалы представляют собой совокупность проводниковых. электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрическ
Проводниковые материалы
К этой группе материалов относятся металлы и их сплавы. Чистые металлы имеют малое удельное сопротивление. В качестве проводниковых материалов применяют медь, алюминий, редко - серебро. Исключение
Электроизоляционные материалы
Электроизоляционными материалами, или диэлектриками, называют такие материалы, с помощью которых осуществляют изоляцию, т. е. препятствуют утечке электрического тока между какими-либо токопроводя
Магнитные материалы
В зависимости от назначения различают магнитно-твердые и магнитно-мягкие материалы.
Магнитно-твердые материалы применяют для изготовления постоянных магнитов. Они должны иметь высокие знач
Полупроводниковые материалы и изделия
К полупроводниковым материалам относится большое количество материалов, отличающихся друг от друга внутренней структурой, химическим составом и электрическими свойствами. Согласно химическому сос
Требования, предъявляемые материалам
Автомобильные детали изготавливаются из углеродистых, легированных, специальных сталей, чугунов различной структуры, цветных сплавов, отливаемых на различной основе. Соответственно
Причины отказов
Изменение технического состояния автомобилей, агрегатов и механизмов происходит под влиянием постоянно действующих причин, обусловленных работой самих механизмов, случайных: причин,
Виды изнашивания деталей
1)Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий. Оно имеет четыре подвида.
Абразивное изнашивание проявляется вследствие попадания между трущимися поверхностями
Общая характеристика способов повышения надежности
Потребительский уровень каждого изделия, в том числе и автомобиля, оценивается его качеством, под которым, как правило, понимается надежность. Надежность работы машин в эксплуатации зависит от ряда
Мероприятия по повышению надежности конструкции
Основные конструктивные мероприятия, направленные на повышение надежности машин, могут быть сведены в такие группы:
1.Упрощение конструктивной схемы машины, уменьшение числа составляющих э
Технологические мероприятия повышения надежности
Расчетный уровень надежности, заложенный в машину на стадии проектирования в конструкторском бюро, должен быть обеспечен в процессе изготовления деталей и элементов, сборки и регулировки машин. Вст
Материалы, применяемые в машиностроении
Железо и его сплавы, т. е. стали и чугуны, бесспорно, являются основными техническими материалами, которые используются в машиностроении. Второе место среди конструкционных материал
Технологические методы получения заготовок
При производстве автомобилей используется литье, обработка давлением, прокат, спекание, комбинированные методы получения заготовок.
Различают литье в разовые и многоразовые формы. Р
Металлургическое производство и его продукция
Современное металлургическое производство представляет собой комплекс различных производств, базирующихся на месторождениях руд и коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно в
Производство чугуна
Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %).
Исходными материалами для производства чугуна являются: железная руда; флюсы
Продукты доменной плавки
Передельный чугун предназначается для дальнейшего передела в сталь. На его долю приходится 90 % общего производства чугуна. Обычно такой чугун содержит 3,8…4,4 % углерода, 0,3…1,2 % кремния, 0,2…1
Важнейшие технико-экономические показатели работы доменных печей
1.Коэффициент использования полезного объёма доменной печи (КИПО) – это отношение полезного объема печи V (м3) к ее среднесуточной производительности Р (т)
Производство стали в кислородных конвертерах
Кислородно-конвертерный процесс – выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую фурму. В настоящее время способ яв
Производство алюминия
Технология процесса производства алюминия состоит из трех этапов:
1.Извлечение глинозема из алюминиевых руд (бокситов)
2.Электролиз расплавленного глинозема с получение первичного
Общие положения
Современное машиностроение широко использует детали из порошковых материалов.
Порошковая металлургия - область техники, охватывающая совокупность методов и
Методы получения порошков и их подготовка
Типовая технологическая схема получения изделий методами порошковой металлургии включает:
-производство порошков;
-формование заготовки из порошка;
-спекание заготовки;
Основные свойства порошков
Механические порошки характеризуются технологическими и физическими свойствами, а так же химическим составом.
К технологическим свойствам порошков относятся: насыпной вес, текучесть и прес
Способы производства изделий из металлических порошков
Одним из главных этапов производства изделий из металлических порошков после их получения является формование заготовок. Формование – это придание порошковому материалу формы, размеров, плотности и
Напыление металлов
В последние годы для нанесения на детали защитных и упрочняющих покрытий, а также для восстановления изношенных поверхностей широкое применение нашло применение различных способов напыления. Все он
Требования к материалам, используемым для получения отливок
Для литья в различной степени пригодны все металлы и их сплавы. Однако чтобы качество отливок удовлетворяло техническим требованиям, сплавы, из которых изготовляются отливки, должны (удовлетворять)
Особенности конструкции и технологичности отливок
При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить конструктивными и технологическими мероприятиями. Част
Формообразование машиностроительных профилей
18.2. 1. Прокатное производство
Прокатка – это наиболее распространенный способ обработки пластическим деформированием. Прокатке подвергают до 90 % в
Продукция прокатного производства
Форма поперечного сечения называется профилем проката. Совокупность профилей различной формы и размеров - сортамент.
В зависимости от профиля прокат делится на четыре основные группы: лист
Прессование
Прессование – вид обработки давлением, при котором металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие в матрице, соответствующее сечению прессуемого профиля.
Волочение
Сущность процесса волочения заключается в протягивании заготовок через сужающееся отверстие (фильеру) в инструменте, называемом волокой. Конфигурация отверстия определяет форму полу
Оборудование для ковки
В качестве оборудования применяются ковочные молоты и ковочные прессы.
Оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необ
Холодная объемная штамповка
Холодная штамповка производится в штампах без нагрева заготовок и сопровождается деформационным упрочнением металла.
Холодная штамповка является одним из наиболее прогресси
Листовая штамповка
Листовая штамповка – один из видов холодной обработки давлением, при котором листовой материал деформируется в холодном или подогретом состоянии.
Листовой штамповкой
Композиционные материалы с нуль-мерными наполнителями
В композиционных материалах этого типа наибольшее распространение получила металлическая матрица из металла или сплава. Композиции на металлической основе упрочняются равномерно распределенными дис
Композиционные материалы с одномерными наполнителями
В композиционных материалах этого типа упрочнителями являются одномерные элементы в форме нитевидных кристаллов, волокон (проволоки). Волокна и другие армирующие элементы скрепляютс
Эвтектические композиционные материалы
Эвтектическими композиционными материалами называют сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в которых упрочняющей фазой выступают ориентированные кристаллы, образующиеся в проц
Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов
В качестве матрицы в композиционных материалах на неметаллической основе используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенолополиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, армир
Обработка и соединение композиционных материалов
На практике часто возникает необходимость соединения деталей узлов из композиционных материалов между собой и с конструкциями, выполненными из металлов и сплавов. В этом случае задача сводится к об
Нанокристаллические материалы
Нанокристаллическими называют материалы с размерами кристаллов (зерен или частиц) менее 100 нм. По комплексу свойств они существенно отличаются от обычных материалов такого же химического
Технология изготовления резиновых изделий и область их применения
Технология приготовления резиновых смесей состоит из ряда операций, выполняемых в определенной последовательности. Основные операции — подготовка ингредиентов, их смешивание и получ
Влияние условий эксплуатации на свойства резин
Пространственно-сетчатая структура вулканизированных резин определяет многие их свойства. Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 100%, при сравнительно низких напряжениях. Ст
Физико-химические основы сварки
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем на
Основные способы сварки и их особенности
В настоящее время известно более 70 способов сварки, отличающихся разнообразием технологических процессов. Это связано как с применением разных способов нагрева деталей (электрической дугой, газоки
Дуговая сварка
Несмотря на успех в разработке новых способов сварки, доминирующее положение занимает дуговая сварка, которая занимает до 60 % всего объема сварочных работ).
Источником те
Электрошлаковая сварка
Сущность процесса заключается в том, что тепловую энергию, необходимую для расплавления основного и присадочного металла, дает теплота, выделяемая в объеме шлаковой ванны при прохождении через нее
Лучевые способы сварки
Электронно-лучевая сварка.
Сущность процесса состоит в том, что свариваемые детали, собранные без зазора, помещают в вакуумную камеру и подают на них электродный луч – пучок электро
Газовая сварка
При газовой сварке заготовки 1 и присадочный материал 2 в виде прутка или проволоки расплавляют высокотемпературным пламенем 4 газовой горелки 3 (рис. 20.4).
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка относится к процессам, в которых используют давление, нагрев и взаимное трение свариваемых поверхностей. Силы трения возникают в результате действия на заготовки, сжатые осево
Сварка взрывом
Большинство технологических схем сварки взрывом основано на использовании направленного взрыва.
Соединяемые поверхности заготовок, одна из которых неподвижна и служит основанием, располага
Сварка трением
Сварка трением–способ сварки давлением при воздействии теплоты, возникающей при трении свариваемых поверхностей.
Свариваемые заготовки устанавливают соосно в зажима
Контактная сварка
Контактная сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов – плас
Диффузионная сварка
Диффузионная сварка–способ сварки давлением в вакууме приложением сдавливающих сил при повышенной температуре.
Свариваемые детали тщательно зачищают, сжимают, нагре
Специальные термические процессы в сварочном производстве
Наплавка – процесс нанесения слоя металла или сплава на поверхность изделия.
Наплавка позволяет получать детали с поверхностью, отличающейся от основного металла, на
Термическая резка металлов
Газокислородная резка заключается в сжигании металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся оксидов. При горении железа в кислороде выделяется значительное количество теплоты
Пайка металлов
Пайкой называют процесс соединения деталей посредством припоя – сплава, который смачивает поверхности деталей и, затвердевая, связывает их. Припой прочно соединяется с поверхностью изделия только т
Способы пайки по удалению оксидной пленки
Флюсовая пайка. Для обеспечения удаления оксидов с поверхности паяемых металлов и припоя, а также для предупреждения образования новых оксидов при нагреве в процессе пайки применяются паяльн
Способы пайки по кристаллизации паяного шва
Кристаллизация при охлаждении. Как правило, температура нагрева при пайке на 50—100° выше температуры плавления припоя. При этой температуре вследствие взаимодействия основного металла и при
Способы пайки по заполнению зазора
Капиллярная пайка. Пайка, при которой расплавленный припой заполняет паяльный зазор и удерживается в нем преимущественно поверхностным натяжением, называется капиллярной. Капиллярные явления
Способы пайки по источнику нагрева
Пайка в печи. Ее применение в производстве объясняется следующими факторами.
1.Высокой производительностью.
2.Высокой стабильностью качества паяного соединения.
3.
Способы пайки по получению припоя
Пайка готовым полностью расплавляемым припоем. Пайка, при которой используется заранее изготовленный припой, называется пайкой готовым припоем.
Пайка композиционным припоем.
Технологический процесс пайки
Технологический процесс пайки включает комплекс выполняемых операций, основными из которых являются следующие: подготовка поверхностей под пайку; сборка деталей; укладка припоя, в ряде случаев нане
Склеивание деталей
Склеиванием называют соединение деталей тонким слоем быстротвердеющего раствора – клея. Процесс склеивания состоит из подготовки соединяемых поверхностей деталей, нанесения к
Дефекты сварных и паяных соединений
При производстве сварных и паяных конструкций могут возникать дефекты, т. е. отдельные несоответствия продукции нормативным требованиям. Влияние дефекта на работоспособность конструкции зависит не
Методы контроля качества сварных и паяных соединений
Методы контроля бывают двух типов: разрушающие и неразрушающие.
К разрушающим относятся испытания сварных образцов-свидетелей. Сваривают их при тех же самых режимах, что и изделия, обычно
Заклепочные и прессовые соединения
Заклепочные соединения выполняют с помощью специальных крепежных деталей – заклепок (рис. 20.7 а, б) или непосредственным расклепыванием цапф деталей (рис. 20.7 в, г).
Заклепка пред
Формирование качества поверхности технологическими методами
Обеспечение требуемой шероховатости поверхности. Обыкновенно поперечная шероховатость больше продольной (вдоль действия инструмента, в частности резца) и поэтому, когда говорят
Металлорежущие станки
Обработка ведется на металлорежущих станках, обеспечивающих: необходимое усилие резания; регулируемое относительное перемещение инструмента и детали в пространстве с требуемой скоростью, позволяюще
Точение
Точение является основным способом обработки поверхностей тел вращения.
Ри
Сверление
Сверление является основным способом получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале заготовки.
В качестве инструмента при сверлении используется сверло, имеющее
Протягивание
Протягивание является высокопроизводительным методом обработки деталей разнообразных форм, обеспечивающим высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Применяется протягивание в кр
Фрезерование
Фрезерование – высокопроизводительный и распространенный метод обработки поверхностей заготовок: многолезвийным режущим инструментом – фрезой (рис. 22. в).
Главным движением при фрезерован
Строгание
Обработка строганием характеризуется прямолинейным возвратно-поступательным главным движением и прерывистым движением подачи. Главное возвратно-поступательное движение состоит из двойных ходов. Во
Шлифование
Шлифование – процесс обработки заготовок резанием с помощью инструментов (кругов), состоящих из абразивного материала (рис. 22.1 е,ж).
Абразивные зерна расположены беспорядочно. При
Хонингование
Применяют для получения отверстий высокой точности, малой шероховатости и высокой степени цилиндричности, а также для создания на стенках специфического микропрофиля, способствующего лучшему удержа
Суперфиниширование
Является окончательным методом тонкой обработки, в процессе которого получается особо гладкая поверхность. При этом значительно снижается высота микронеровностей.
Поверхности обрабатывают
Полирование
Полированием уменьшают шероховатость поверхности.
Этим способом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников) либо на декоративных элемента
Притирка
Притиркой (доводкой) обрабатываются плоские, осесимметричные и фасонные поверхности. Этот метод позволяет достигнуть наивысшей степени точности и наименьшей шероховатости поверхности. Процесс осуще
Ультразвуковая обработка
Позволяет обрабатывать не только токопроводные материалы, как сказано выше, но и токонепроводящие материалы в том числе хрупкие и твердые, например, алмаз, азотированные стали, полупроводники (крем
Выбор способов обработки
Каждая деталь может быть представлена в виде сочетания таких элементарных поверхностей, как: плоскости. Цилиндры, конусы, торы и пр. Более сложные поверхности: винтовые, шлицевые, зубчатые и другие
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В настоящее время всё большее применение нах
Новости и инфо для студентов