рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Высокие технологии
- /
- Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с
Реферат Курсовая Конспект
Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с
Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с - раздел Высокие технологии, Рекомендуемая Литература. 1. Г.п.фетисов, М.г. Карпман, В.м. Гаврилю...
Рекомендуемая литература.
1. Г.П.Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Гаврилюк и др. Материаловедение и технология материалов. – М.: Высшая школа, 2001.
2. Сильман Г.И. Материаловедение. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 336 с.
3. Арзамасов Материаловедение –
4. Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с.
5. Лахтин Ю.Н. Материаловедение. – М.: Машиностроение. 1990,-528 с.
6. Гуляев А.А. Металловедение. – М.: Металлургия,
Лекция 1
Материаловедение – это наука, изучающая связь между составом, строением и свойствами материалов, закономерности их изменений при механических,… В технике вообще и в машиностроении в частности используют разные по своей… Теоретические основы металловедения заложены в конце 19-го века российским ученым-металлургом Д.К.Черновым. Он открыл…Взаимосвязь структуры и свойств материалов
- макроструктура, составляющие которой различаются невооруженным глазом или при небольших увеличениях до 50 крат. Примером макроструктуры является… - микроструктура, характеризует фазовый состав; форму, распределение, объемное… - кристаллическая структура – индивидуальна для каждой из твердых фаз и характеризует закономерность периодически…Фазы и структурные составляющие металлических сплавов. Диаграммы состояния.
Фазы металлических систем можно разделить на граничные твердые растворы и промежуточные фазы или интерметаллидные соединения. Граничные твердые растворы – гомогенные (однородные) фазы, которые имеют… Условия образования твердого раствора замещения:-близкие радиусы атомов; электроотрицательность и изоморфные…Диаграмма с идеальной эвтектикой
Сплавы, расположенные слева от точки С, называются доэвтектическими, справа от… Рассмотрим кристаллизацию доэвтектического сплава I-I. При охлаждении сплава ниже температуры ликвидуса TLI из жидкого…Ж(С) « А+В.
Превращение идет до полного исчезновения жидкой фазы и является нонвариантным.
В соответствии с правилом фаз Гиббса число степеней свободы равновесной системыравно разности между числом компонентов kи количеством фаз fплюс 1:
С = k–f+ 1.
В приложении к системам сплавов под числом степеней свободы следует понимать количество внешних и внутренних переменных, которые могут быть изменены без изменения числа фаз.
В эвтектическом превращении принимают участие три фазы одна жидкая и две твердых, количество компонентов равно 2 (А и В), а значит число степеней свободы равно 0:
C= k – f + 1 = 2 – 3 + 1 = 0.
Следовательно, эвтектическое превращение протекает при постоянной температуре, а химический состав фаз остается неизменным, для жидкости он соответствует точке С.
В заэвтектических сплавах протекают аналогичные превращения, с той лишь разницей, что по достижении ликвидуса из жидкого раствора первоначально будет кристаллизоваться компонент В.
Жидкая фаза при этом будет обогащаться компонентом А, также приближаясь (по ликвидусу) к эвтектическому составу точки С и, когда достигнет его при температуре Тэ, произойдет эвтектическое превращение, точно такое же, как в доэвтектическом сплаве. При затвердевании сплава эвтектического состава (состава точки С) предварительного выделения кристаллов избыточных твердых фаз не происходит, сразу происходит эвтектическое превращение, начинаясь и заканчиваясь при одной температуре, поскольку у этого сплава ликвидус и солидус совпадают: TL = TS = Tэ.
Диаграммы с ограниченными твердыми растворами
с эвтектикой и с перитектикой
Следует отметить, что рассмотренная выше система с эвтектикой является идеальной, в том смысле, что образование фаз, состоящих из чистых компонентов, в многокомпонентном сплаве невозможно. В каждой фазе многокомпонентного сплава обязательно присутствуют все компоненты. Поэтому фазы, составляющие эвтектическую смесь, могут представлять собой твердые растворы и химические соединения. При этом твердые растворы могут иметь настолько ограниченную рас-творимость, что на диаграмме состояния область гомогенности такого раствора не обозначается из-за масштабных соображений. Превращения в такой системе аналогичны рассмотренным ранее в системе с идеальной эвтектикой. Эвтектическое превращение протекает при температуре Тэ во всех сплавах, фигуративные линии которых пересекают эвтектический солидус EСF, и состоит в одновременной кристаллизации a-твердого раствора состава точки Е и b-твердого раствора состава точки F из жидкости состава точки С:
ж(С) « a(E) + b(F).
В результате эвтектической кристаллизации образуется смесь кристаллов a- и b-твердых растворов.
В некоторых системах протекает перитектическое превращение, которое состоит в том, что при температуре перитектического солидуса жидкая фаза состава точки N взаимодействует с ранее образовавшимися кристаллами b-твердого раствора состава точки F и в результате образуется новая твердая фаза a-твердый раствор состава точки J. 
Число степеней свободы системы при перитектическом превращении равно 0. Следовательно, перитектическое превращение тоже является нонвариантным, то есть оно протекает при постоянной температуре, и в нем могут участвовать фазы только определенного химического состава.
Перитектическое превращение протекает во всех сплавах системы, фигуративная прямая которых пересекает перитектический солидус NJF. Однако в сплавах, расположенных справа от точки J, например в сплаве I-I, после завершения перитектической реакции остается избыток b-твердого раствора, который из-за снижения растворимости в нем компонента А при дальнейшем охлаждении может превращаться в a-твердый раствор. В сплавах, расположенных слева от точки J, после завершения перитектического превращения остается жидкость, из которой при охлаждении кристаллизуется непосредственно a-твердый раствор.
Диаграммы с образованием химического соединения
В системах металлических сплавов возможно образование химических соединений, одни из которых сохраняют свою кристаллическую структуру вплоть до полного расплавления сплава, то есть плавятся конгруэнтно. Такое химическое соединение AmBn плавится (кристаллизуется) при постоянной температуре и является наиболее тугоплавким по сравнению с близкими по составу сплавами.
Химическое (интерметаллидное) соединение может иметь область гомогенности и существовать в интервале концентраций, образуя на своей основе твердые растворы, но встречаются химические соединения, которые могут существовать только при стехиометрическом соотношении компонентов
В системах металлических сплавов могут образовываться и нестойкие химические соединения, которые до плавления распадаются с образованием других фаз, а при затвердевании сплавов образуются из жидкой и другой твердой фаз путем перитектического превращения. Такие соединения называются инконгруэнтными.
В системах металлических сплавов протекают и твердофазные превращения, которые тоже отражают диаграммы состояния.
Фазовые превращения в твердом состоянии могут быть вызваны расслоением твердых растворов, полиморфным превращением или протеканием нонвариантных реакций, например, эвтектоидной реакции. Эвтектоидное превращение аналогично эвтектическому, но протекает с участием только твердых фаз. А именно, одна твердая фаза фиксированного состава превращается в эвтектоидную смесь кристаллитов двух других твердых фаз, состав которых в течение превращения не изменяется.
Диаграммы состояния реальных двухкомпонентных систем могут быть очень сложными и, как правило, являются комбинациями рассмотренных типов диаграмм.
Большинство реальных технических сплавов являются многокомпонентными, и для полного фазового анализа должны быть интерпретированы не двойными, а хотя бы тройными диаграммами состояния.
Тройные системы описываются объемными диаграммами состояния, которые представляют собой трехгранную призму, сверху ограниченную поверхностью ликвидуса. В основании призмы лежит равносторонний концентрационный треугольник, каждому углу которого соответствует 100% одного из трех компонентов A, B C. Стороны концентрационного треугольника показывают состав сплавов трех бинарных систем A-B, B-C A-C, а каждой точке, например точке К, внутри треугольника соответствует один из трехкомпонентных сплавов тройной системы A-B-C.
По вертикали изменяется температура. Боковые грани призмы представляют собой диаграммы состояния соответствующих бинарных систем. Для системы тройных сплавов линии ликвидуса и солидуса преобразованы в поверхности ликвидуса и солидуса. А, например, в тройной диаграмме эвтектического типа точки двухфазных эвтектик C1, C2 и С3 превращены в эвтектические линии C1С, C2С и С3С, которые сходятся в точке трехфазной эвтектики С.
В тройных диаграммах действуют все те же правила, что и в двойных: правило фаз Гиббса, правило отрезков и т.п.
Лекция 3.
Механические и специальные свойства материалов
Выбор осуществляют, оценивая эксплуатационные, технологические и стоимостные свойства материала. Эксплуатационные свойства определяют работоспособность изготовленных из этого… К основным эксплуатационным свойствам относятся:- механические свойства при обычных условиях испытаний; жаростойкость;…Лекция 4. Формирование структур литых материалов. Литейные технологии
Процесс кристаллизации вызван стремлением системы к минимуму свободной энергии. Термодинамический потенциал, характеризующий свободную энергию, при… Для развития кристаллизации необходимо переохлаждение металла ниже температуры… Снижение свободной энергии системы при переохлаждении DТ, равное DGv= Gж - Gтв,является термодинамическим стимулом –…Форма первичных кристаллов и строение слитка.
Дендриты растут до тех пор, пока не соприкоснутся друг с другом или пока жидкая фаза не достигнет эвтектического состава. Затем оставшаяся в… Типичная зеренная структура слитка состоит из трех основных зон: 1- зона… Далее формируется 2 зона столбчатых кристаллов, вытянутых в направлении теплоотвода, т.е. большая ось зерен направлена…Литье в кокильосуществляют заливкой расплавленного металла в металлические формы, которые и называются кокилем. Кристаллизация металла в кокиле происходит в условиях интенсивного теплоотвода и повышенной скорости охлаждения. Такие условия кристаллизации обеспечивают высокую плотность, размерную точность и хорошие механические свойства отливки. Технология кокильного литья высокопроизводительна, все операции её механизированы и автоматизированы. Она экономична при массовом и крупносерийном производстве.Для повышения стойкости кокилей применяют облицовку рабочей поверхности формовочной смесью с термореактивным связующим.
Литье под повышенным или низким давлениемиспользуют в массовом и крупносерийном производстве отливок с очень малой толщиной стенок (до 0,8 мм) и очень высокой точность размеров. Достигаемая точность размеров и высокое качество поверхности часто не требует последующей механической обработки. Литьё осуществляют заполнением пресс-формы расплавленным металлом под давлением 40-100МПа (при холодной камере прессования) или 10-30 МПа (при горячей камерой прессования). После затвердевания металла пресс-форму раскрывают и отливку извлекают. Технология применяется для отливок из относительно легкоплавких сплавов на основе Al, Mg, Zn.
Центробежное литьеосуществляют во вращающиеся формы. Центробежные силы прижимают залитый металл к стенкам формы, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок, формирование внутренней полости трубных заготовок без применения стержней, экономию сплава из-за отсутствия литниковой системы. Центробежное литье позволяет получать двухслойные отливки, заливая сначала один сплав, а после его затвердевания другой.
Непрерывное литьеосуществляетсябесперебойной заливкой металла в водоохлаждаемый кристаллизатор. Внутренняя полость кристаллизатора имеет конфигурацию, которая формирует отливку. Затвердевшая часть отливки вытягивается из кристаллизатора специальным устройством и разрезается на мерные заготовки. Этим способом получают отливки разного профиля с параллельными образующими из чугуна, стали, алюминиевых и медных сплавов. Благодаря кристаллизации в условиях направленного теплоотвода непрерывно литые заготовки не имеют усадочных дефектов и неметаллических включений.
Лекция 5. Железоуглеродистые сплавы. Система железо - графит и железо - цементит.
Конечно, промышленные стали и чугуны являются многокомпонентными сплавами и содержат кроме железа и углерода еще не один элемент в своем составе,… Система железо-углерод тем уникальна, что она может быть описана двумя… Хотя эти диаграммы описывают разные системы, их часто изображают нанесенными одна на другую, чтобы сравнить стабильное…Фазы и структурные составляющие
Железоуглеродистых сплавов
- жидкий и твердые растворы углерода в железе, а также такие твердые фазы как, химическое соединение карбид железа Fe3C и графит. Возможно образование двух граничных твердых растворов углерода в полиморфных… Твердый раствор углерода в a-Fe представляет собой раствор внедрения, т.е. атомы углерода занимают некоторую часть…Лекция 6. Основы термической обработки сталей и сплавов.
- превращение при нагреве до температуры аустенитного состояния; - фазовая перекристаллизация a«g; - превращение аустенита при охлаждении;Превращения в стали при нагреве
П®А, или (a+Fe3C)®g. В интервале температур Ас1 - Ас3 происходит постепенное превращение… Фе®А или Ц®А, т.е. a®g или Fe3C ®g и выше температуры Ас3 сталь находится в аустенитном состоянии.Превращения аустенита при охлаждении
А ® Фе или А ® Ц, иными словами g®a или Fe3C ® Fe3C g. При охлаждении ниже Аr1 происходит эвтектоидное превращение аустенита в… А®П или g®a+ Fe3C.Превращения при отпуске закаленной стали
Докритический интервал температур 20-600°С, можно разделить на четыре… - выделение углерода из пересыщенного a-твердого раствора и снижение тетрагональности мартенсита активно протекает в I…Изменение свойств стали при термической обработке
Твердость закаленных сталей с увеличением содержания углерода до 0,8% растет, дальнейшее увеличение содержания углерода в стали ведет к уменьшению… Кроме твердости работоспособность стальных изделий зависит и от способности к… Обычно стали, обработанные на высокую твердость обладают низкой пластичностью, но и при одинаковой твердости, вязкость…Поверхностное упрочнение стальных изделий
Поверхностный нагрев под закалку токами высокой частоты (ТВЧ) производится в индукторе, повторяющем внешние контуры детали. Электрические параметры… Химико-термическая обработка состоит в диффузионном насыщении поверхностного… Наибольшее применение имеют такие виды ХТО, как: цементация, нитроцементация, азотирование. Производится также…Лекция 7.
Практические вопросы термической обработки стали
Температуру нагрева под закалку выбирают в соответствии с критическими точками данной марки стали. Для нелегированных сталей температуру нагрева… Для доэвтектоидных сталей оптимальная температура закалоч-ного нагрева равна… Для заэвтектоидной стали, напротив, оптимальным является нагрев под закалку в межкритическом интервале температур Ас3-…Лекция 8. Конструкционные и специальные стали и сплавы
Углеродистые стали кроме железа и углерода содержат ряд технологических и вредных примесей. Технологические примеси (Si до 0,37%, Mn до 0,8%, небольшие добавки Al)… Вредные, но неизбежные примеси (S и P) попадают в сталь из сырьевых материалов. Сера в сплавах железа образует…Лекция 9.
Специальные стали и сплавы.
Материалы для режущих инструментов должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью. Чем интенсивнее режимы резания, т.е. чем выше скорость и усилия резания, чем… Теплостойкость углеродистых и низколегированных сталей, например, У10А, У13А не более 200°С.Лекция 10
Коррозионностойкие (нержавеющие) и кислотостойкие стали и сплавы
Наибольшей коррозионной стойкостью обладают однофазные ферритные (мартенситные) и аустенитные стали. Основной легирующий элемент ферритных (мартенситных) сталей хром может… Аутенитные нержавеющие стали являются хромоникелевыми и содержат ³18%Cr и 9…12%Ni, кроме того, используются…Износостойкие стали и сплавы
К износостойким сталям относятся графитизированные стали, содержащие 1,3…1,75% С и » 1,0% Si. В состоянии литья такая сталь имеет структуру перлит +… В качестве износостойкой используют также марганцовистую сталь Г13, 110Г13Л,… Марганцовистую сталь типа Г13 используют для изготовления черпаков экскаваторов, звеньев гусениц, трамвайных…Лекция 11
Титан и его сплавы
Титан пластичен, сваривается в инертной атмосфере. При обычной температуре он покрывается защитной пленкой оксида TiO2, благодаря этому… Большая часть производимого Ti используется для изготовления сплавов с… Промышленные сплавы титана классифицируют по структуре, полученной при охлаждении на воздухе.Медь и её сплавы.
Большое значение имеют медные сплавы — латуни (основная добавка цинк, Zn), бронзы (сплавы с разными элементами, главным образом металлами — оловом,… Латуни являются деформируемыми сплавами. Находят применение однофазные… Однофазные латуни Л62, Л68 (Cu³61%) поставляют в виде тонких листов, лент, полос, из которых детали получают…Алюминий и его сплавы
Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или… Дуралюмины – сплавы алюминия с медью (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si)… Высокопрочные сплавы Al принадлежат к системе Al-Zn-Mg-Cu, имеют добавки Mn, Cr. и маркируются буквой В, Они…Сплавы на основе никеля
Чистый никель имеет низкий предел длительной прочности (= 40 МПа), поэтому применяются сплавы на его основе − нимоники. Повышение жаропрочных… В качестве термической обработки для никелевых сплавов применяют закалку и… Никелевые сплавы используют для изготовления дисков и лопаток газовых турбин, газопроводов, работающие при…Лекция 14.
Классификация веществ по электрическим свойствам в соответствии с зонной теорией Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэлектрикам,… Электроны атомов каждого вещества в газообразном состоянии (когда атомы расположены относительно друг друга на больших…Материалы высокой проводимости
Практическое применение имеют химически чистые металлы: Cu, Al, Fe, Ag, Pt, Au и др. Эти металлы обладают высокой электрической проводимостью при… Медь используют в виде проката различного сортамента: проволоки различных… Алюминий - серебристо-белый блестящий металл с низким удельным сопротивлением. Алюминий высокой чистоты обладает…Лекция 15
Сплавы с высоким электросопротивлением
Сплавы для электронагревательных элементов печей являются жаростойкими проводниковыми материалами на основе никеля, хрома, железа и некоторых других… Сплавы маркируются по буквенно-цифровой системе: хром - X, никель - Н,… На сплавы высокого омического сопротивления распространяется ГОСТ 12766.1-77...12766.5-77, на сплавы с заданным…Сверхпроводники и криопроводники
Переход в сверхпроводящее состояние является обратимым; при повышении температуры выше значения Тс сверхпроводимость исчезает, аналогично действие… Чистые сверхпроводниковые металлы, называемые сверхпроводниками I рода… В настоящее время известно уже 35 сверхпроводниковых металлов и более тысячи сверхпроводниковых сплавов химических…Полупроводниковые материалы
В настоящее время наиболее распространены так называемые элементарные (простые) полупроводники, то есть такие материалы, которые состоят из одного… К сложным полупроводникам относят композиции, основной состав которых… Некоторые элементы, являющиеся в чистом виде проводниками (алюминий, индий, сурьма, галлий и др.), в составе…Лекция 16
Полупроводниковые материалы
В настоящее время наиболее распространены так называемые элементарные (простые) полупроводники, то есть такие материалы, которые состоят из одного… К сложным полупроводникам относят композиции, основной состав которых… Некоторые элементы, являющиеся в чистом виде проводниками (алюминий, индий (In), сурьма, галлий и др.), в составе…Электропроводность полупроводников
Чем больше ширина запрещенной зоны, тем выше должна быть температура нагрева полупроводника для разрушения ковалентных связей и образования… Проводимость в химически чистом полупроводнике называется собственной… На электропроводность полупроводников большое влияние оказывает воздействие внешних факторов: тепловой энергии,…Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе
Карбид кремния, SiC, в электротехнике применяется для изготовления резисторов вентильных разрядников, защищающих линии передачи высокого напряжения… Арсенид галлия, GaAs, - один из самых перспективных полупроводниковых… Полупроводниковые приборы из арсенида галлия по частотному пределу превосходят германиевые, а по максимальной рабочей…Лекция 17
Диэлектрические материалы
Термины «электроизоляционный материал» и «диэлектрический материал» не совсем равнозначны. К основным электрическим свойствам диэлектриков наряду с… Как электроизоляционные материалы диэлектрики чрезвычайно важны для… По химическому составу электроизоляционные материалы разделяются на органические соединения углерода с водородом,…Газообразные диэлектрики
Более того, у большей доли электротехнического оборудования, например, у высоковольтных линий электропередачи основной изолирующей средой является… Другими ценными свойствами электроизолирующих газов являются: малая плотность,… Вместе с тем выбор газовой изоляции определяется не только её электрической прочностью, но и совокупностью целого ряда…Жидкие диэлектрики
Жидкие диэлектрики выбирают, руководствуясь основными электроизоляционными свойствами (электрическая прочность, тангенс угла диэлектрических потерь… В зависимости от климатических условий выдвигаются особые требования к… Дополнительные функции охлаждения и теплоотвода, возлагаемые на жидкие диэлектрики, например, в трансформаторах,…Синтетические жидкие диэлектрики
Для пропитки силовых конденсаторов применяют трихлордифенил (ТХД), для заполнения силовых трансформаторов применяют совтол-10, представляющий собой… Жидкие диэлектрики на основе полиорганосилоксановых (кремний-органических)… Жидкие диэлектрики на основе фторорганических (ФОСЖ) и хлор-фторорганических (ХФОСЖ) соединений могут длительно…Контактные материалы
Металлокерамические контакты, изготовляемые из порошков меди и графита, отличаются высокой устойчивостью к свариванию при размыкании больших токов…Лекция 18
Магнитные материалы
Различные материалы по-разному ведут себя в магнитном поле и, соответственно имеют различную магнитную проницаемость. У диамагнетиков и парамагнетиков самопроизвольная намагниченность в отсутствие… Диамагнетиками являются подавляющее большинство веществ, например, водород, инертные газы, большинство органических…Магнитомягкие материалы
Магнитный материал, используемый в переменных полях должен иметь повышенное удельное сопротивление, чтобы уменьшить потери на перемагничивание,… Основным компонентом большинства магнитных материалов является железо,… В мощных устройствах на переменном токе (до 25 кГц) из-за роста потерь на вихревые токи с повышением частоты…Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
Сплавами с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) называются сплавы, сохраняющие в некотором интервале температур… Сплавы можно разделить на три группы: с минимальным ТКЛР-36Н (35-37 % Ni),… Для деталей с высокой стабильностью размеров в интервале температур -60...+100°С выбирают сплавы с ТКЛР, близким к…Формирование структур литых материалов. Литейные технологии
Процесс кристаллизации вызван стремлением системы к минимуму свободной энергии. Термодинамический потенциал, характеризующий свободную энергию, при… Для развития кристаллизации необходимо переохлаждение металла ниже температуры… Снижение свободной энергии системы при переохлаждении DТ, равное DGv= Gж - Gтв,является термодинамическим стимулом –…Форма первичных кристаллов и строение слитка.
Дендриты растут до тех пор, пока не соприкоснутся друг с другом или пока жидкая фаза не достигнет эвтектического состава. Затем оставшаяся в… Типичная зеренная структура слитка состоит из трех основных зон: 1- зона… Далее формируется 2 зона столбчатых кристаллов, вытянутых в направлении теплоотвода, т.е. большая ось зерен направлена…Литье в кокильосуществляют заливкой расплавленного металла в металлические формы, которые и называются кокилем. Кристаллизация металла в кокиле происходит в условиях интенсивного теплоотвода и повышенной скорости охлаждения. Такие условия кристаллизации обеспечивают высокую плотность, размерную точность и хорошие механические свойства отливки. Технология кокильного литья высокопроизводительна, все операции её механизированы и автоматизированы. Она экономична при массовом и крупносерийном производстве.Для повышения стойкости кокилей применяют облицовку рабочей поверхности формовочной смесью с термореактивным связующим.
Литье под повышенным или низким давлениемиспользуют в массовом и крупносерийном производстве отливок с очень малой толщиной стенок (до 0,8 мм) и очень высокой точность размеров. Достигаемая точность размеров и высокое качество поверхности часто не требует последующей механической обработки. Литьё осуществляют заполнением пресс-формы расплавленным металлом под давлением 40-100МПа (при холодной камере прессования) или 10-30 МПа (при горячей камерой прессования). После затвердевания металла пресс-форму раскрывают и отливку извлекают. Технология применяется для отливок из относительно легкоплавких сплавов на основе Al, Mg, Zn.
Центробежное литьеосуществляют во вращающиеся формы. Центробежные силы прижимают залитый металл к стенкам формы, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок, формирование внутренней полости трубных заготовок без применения стержней, экономию сплава из-за отсутствия литниковой системы. Центробежное литье позволяет получать двухслойные отливки, заливая сначала один сплав, а после его затвердевания другой.
Непрерывное литьеосуществляетсябесперебойной заливкой металла в водоохлаждаемый кристаллизатор. Внутренняя полость кристаллизатора имеет конфигурацию, которая формирует отливку. Затвердевшая часть отливки вытягивается из кристаллизатора специальным устройством и разрезается на мерные заготовки. Этим способом получают отливки разного профиля с параллельными образующими из чугуна, стали, алюминиевых и медных сплавов. Благодаря кристаллизации в условиях направленного теплоотвода непрерывно литые заготовки не имеют усадочных дефектов и неметаллических включений.
Сварочное производство
Для производства сварки используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение,… Наибольшее распространение получили два вида сварки: давлением и плавлением. … При сварке давлением заготовки соединяются в процессе совместной пластической деформации. В процессе деформации…Классификация сварки металлов
ГОСТ 19521-74 устанавливает классификацию сварки металлов по основным физическим, техническим и технологическим признакам.
Физические признаки, в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, подразделяются на три класса:
· Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии.
· Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления.
· Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.
К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность сварки, степень механизации сварки.
Технологические признаки установлены ГОСТ 19521-74 для каждого способа сварки отдельно.
Термический класс
Электрическая дуговая сварка. Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата.
Основными разновидностями электродуговой сварки являются: ручная дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимся электродом, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка.
Электрошлаковая сварка производится за счёт разогрева флюса, находящийся между свариваемыми изделиями, при прохождении через него электрического тока. Способ применяют при сварке вертикальных швов толстостенных изделий.
Плазменная сварка. Источником теплоты является плазменная струя, получаемые при ионизации рабочего газа в промежутке между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Помимо собственно сварки этот способ часто используется для технологических операций наплавка, напыление и резка.
Электронно-лучевая сварка. Источником теплоты является электронный луч, получаемый за счёт термоэлектронной эмиссии с катода электронно-лучевой пушки. Сварка ведётся в высоком вакууме. Получают швы с соотношением глубины провара к ширине до 20:1 и более. Применяется для сварки низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталей, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавов, тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики, химически активных металлов и сплавов, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др.
Лазерная сварка. Источником теплоты служит лазерный луч. Применяют лазерные установки всех видов.
Контактная стыковая сварка оплавлением. Источником теплоты служит плоский нагревательный элемент, со специальным покрытием PTFE. Сварка выполняется в 5 этапов: нагрев под давлением, прогрев массы, вывод нагревательного элемента, сварка, затвердевание.
Сварка с закладными нагревателями. Применяется для сварки полиэтиленовых труб. Источником теплоты служат элементы сопротивления запаянные в сварной муфте.
Газовая сварка. Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа.
Термомеханический класс
Кузнечная сварка − первый в истории вид сварки. Соединение материалов осуществляется за счёт возникновения межатомных связей при пластическом деформировании соединяемых заготовок ковочным молотом.
Контактная сварка производится в два последовательных процесса: нагрев свариваемых изделий до пластического состояния и их совместное пластическое деформирование. Основными разновидностями контактной сварки являются: точечная контактная сварка, стыковая сварка, рельефная сварка, шовная сварка.
Диффузионная сварка осуществляется за счёт диффузии — взаимного проникновения атомов свариваемых изделий при повышенной (800°C) температуре в вакууме или в среде защитных газов. Методом диффузной сварки можно пользоваться при создании многослойных композитных материалов из разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам.
Сварка высокочастотными токами Источником теплоты служит высокочастотный ток проходящий между свариваемыми изделиями. При последующем пластическом деформировании и остывании образуется сварное соединение.
При сварке трением соединяемые детали в месте прикосновения разогреются до оплавления за счет механической работы сил трения их друг об друга и свариваются. Способ позволяет сваривать разнородные материалы: медь и алюминий, медь и сталь, алюминий и сталь и т. д.
Механический класс
Сварка взрывом осуществляется сближением атомов свариваемых изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии, выделяемой при взрыве. С помощью данного способа сварки часто получают биметаллы.
Ультразвуковая сварка осуществляется сближением атомов свариваемых металлических изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы. Ультразвуковая сварка применяется в производстве микросхе, прецизионных изделий, сварка металлов разных типов и металлов с неметаллами.
Холодная сварка происходит благодаря пластической деформации в зоне стыка под воздействием механического усилия при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации свариваемых металлов. Холодная сварка может быть стыковой, точечной и шовной[5].
Технология ручной дуговой сварки.
Виды сварных соединений и швов
В зависимости от расположения свариваемых частей различают следующие виды сварных соединений.
Соединение встык является самым распространенным и применяется почти при всех способах сварки. Оно дает наименьшее сварочные напряжения и деформации при сварке.
При ручной дуговой сварке листов толщиной 3…8мм кромки можно обрезать под прямым углом к поверхности. Такая подготовка к сварке называется «встык без скоса кромок». При толщине листов 8…20мм для дуговой сварки применяют соединение встык с односторонним скосом кромок − V-образный скос. Для листов толщиной более 20мм применяют двухсторонний скос кромок — X-образный скос.
Соединение внахлестку применяется при дуговой сварке строительных конструкций из металла толщиной не более 10-12 мм. Лучшее соединение − сварка листов с обеих сторон.
Соединение впритык (тавровые) применяются при дуговой сварке балок, колонн, стоек, каркасов ферм и других пространственных конструкций. Такие соединения выполняются без скоса кромок или с одним − двумя скосами кромки.
Угловые соединения являются разновидностью тавровых и, в основном, выполняются без подготовки кромок. Их применяют при сварке резервуаров, емкостей и других соединений. Сварка с подготовкой кромок применяется для ответственных конструкций.
Соединения прорезные применяются, когда длина нормального шва внахлестку не обеспечивает достаточной прочности. Прорезные соединения бывают закрытого или открытого типа.
Пробочные соединения (соединение электрозаклепками) применяются для получения прочных, но неплотных соединений. Верхний лист просверливается, и отверстие заваривается так, чтобы сварка захватила поверхность нижнего листа. Диаметр отверстия для пробочного шва принимают равным 2…2,5 толщины листа.
Сварные швы классифицируются:
1) По положению в пространстве - нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.
2) 
По отношению к действующим усилиям сварные швы делятся на фланговые, торцевые (или лобовые), комбинированные и косые.
3) По протяженности различают швы непрерывные (сплошные) и прерывистые, которые, в свою очередь, подразделяются на швы с цепным расположением и шахматным расположением сварных участков. Для прерывистого шва длина сваренного участка а= 50…150 мм, а пауза «в» выбирается в 1,5…2,5 раза больше «а».
4) По типу соединения все швы делятся на стыковые и угловые (валиковые). Угловые швы применяются при соединениях внахлестку, в тавр, в угловых соединениях и соединениях с накладками. Размер углового шва определяется его стороной, которая называется катетом.
5) По степени усиления различают швы нормальные, усиленные и ослабленные.
6) По числу слоев различают швы однослойные и многослойные.
7) По направлению - прямолинейные, круговые вертикальные
и круговые горизонтальные.
Основными параметрами режима ручной дуговой сварки является выбор электрода, величина сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока, полярность, напряжение на дуге и скорость сварки.
Электроды для дуговой сварки и наплавки
Неплавящиеся электроды предназначены для поддержания горения дуги. Их изготавливают из вольфрама, электротехнического угля или синтетического… Плавящиеся электроды поддерживают горение дуги и при расплавлении заполняют… Условное обозначение марки проволоки состоит: из индекса Св - сварочная – далее аналогично маркировке конструкционных…Классификация и основные ГОСТы на электроды
Электроды классифицируются по следующим признакам: по материалу, из которого они изготовлены; по назначению для сварки определенных сталей; по толщине покрытия, нанесенного на стержень; по видам покрытия; характеру шлака, образующегося при расплавлении покрытия; техническим свойствам металла шва; по допустимым пространственным положениям сварки и наплавки; по роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока.
Применение электродов должно обеспечивать следующие необходимые технологические условия: легкое зажигание и устойчивое горение дуги, равномерное расплавление покрытия, равномерное покрытие шва шлаком, легкое удаление шлака после сварки, отсутствие непроваров, пор, трещин в металле шва.
Стальные электроды изготавливают в соответствии с ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75. В ГОСТе 9466-75 электроды подразделяются на группы в зависимости от свариваемых материалов: углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей - У; легированных конструкционных сталей - Л; легированных теплоустойчивых сталей -Т; высоколегированных сталей с особыми свойствами - В; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами - Н.
По толщине покрытия (в зависимости от отношения диаметра электрода к диаметру стержня) электроды изготовляются: с тонким покрытием (
<1,20) - М; со средним покрытием (1,20<<1,45) - С; с толстым покрытием (1,45<<1,80) - Д; с особо толстым покрытием (>1,80) - Г.
Общее назначение электродных покрытий - обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочностью, пластичностью, ударной вязкостью, стойкостью против коррозии и др.). При этом покрытия выполняют следующие функции:
- газовая зашита зоны сварки и расплавленного металла от воздействия кислорода и азота. Газообразующие вещества вводят в покрытие в виде органических соединений: древесной муки, декстрина, целлюлозы, крахмала, хлопчатобумажной ткани, пищевой муки и т.д.
- раскисление металла сварочной ванны Mn, Ti, Mo, Cr, Si, Al, C. Эти элементы связывают кислород, растворенный в металле сварочной ванный и в виде окислов всплывают в шлаковую фазу.
−шлаковая покрытие служит для защиты расплавленного металла от воздействия кислорода и азота воздуха, уменьшает скорость охлаждения и затвердевания металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений. Шлакообразующими компонентами покрытий являются: титановый концентрат, марганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др..
- легирование металла шва Cr, Ni, Mo, W, Mn, Ti, и др элементами для придания специальных свойств наплавленному металлу
С технологическими целями в электродные покрытия иногда вводят железный порошок. Введенный в покрытие железный порошок облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла. При наличии в составе покрытия более 20 % железного порошка к обозначению вида покрытия следует добавлять букву Ж.
Для закрепления покрытия на стержне электрода используют жидкое стекло, декстрин, желатин, пластмассы и др.
По видам покрытий электроды подразделяются на несколько типов.
- А - с кислым покрытием (рудно-кислым), содержащим окислы Fe, Mn, Si, иногда Ti. Металл шва отличается повышенной окисленностью, плотностью и позволяет выполнять сварку на постоянном (прямой и обратной полярности) и переменном токе в любом пространственном положении шва, с ржавыми кромками и окалиной. Недостатками этих электродов являются: повышенное разбрызгивание металла, выделение соединений, вредно влияющих на организм человека. Для сварки стали с повышенным содержанием углерода эти электроды не применяются. Наибольшее применение получили марки электродов ОММ-5, ЦМ-7 и ЦМ-8.
-Б- с фтористо-кальциевым покрытием (основным), имеющим в качестве основы фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонат кальция (мрамор, мел). Сварку электродами с основным покрытием осуществляют на постоянном токе при обратной полярности в любом пространственном положении шва; электроды чувствительны к ржавчине, влаге и удлинению дуги. Металл шва, стойкий против образования кристаллизационных трещин, старения, имеет достаточно высокие показатели ударной вязкости как при положительных, так и при отрицательных температурах. Электроды с основным покрытием применяют для сварки металлов большой толщины, для изделий, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, а также для сварки литых углеродистых и низколегированных высокопрочных сталей. Основными марками электродов данной группы являются УОНИИ-13 и СМ-11, содержащие в покрытии железный порошок до 32,5 %.
- Р - с рутиловым покрытием, основной компонент которых -рутил (TiО2). Для шлаковой и газовой защиты в покрытия этого типа вводят соответствующие минеральные и органические компоненты (магнезит, полевой шпат, декстрин и др.), а для повышения производительности иногда добавляют железный порошок. При сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание металла незначительно. Устойчивость горения дуги высокая, формирование швов во всех пространственных положениях хорошее, без ржавых кромок. К этой группе относятся электроды марок АНО-3, ОЗС-4, АНО-1 (с железным порошком), МР-3 (сварка на переменном и постоянном токе с обратной полярностью).
- О - с органическим покрытием (или Ц - с целлюлозным покрытием), основные компоненты которых - целлюлоза, мука и другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образующие при плавлении тонкий шлак. Электроды применяют для сварки во всех пространственных положениях шва как переменным, так и постоянным током, в основном, для сварки стали малой толщины. Основными марками данной группы являются электроды ОМА-2 (с содержанием 46,8% оксицеллюлозы) и ВСП-1 (с пластмассовым покрытием и содержащий железный порошок).
- П - прочие виды покрытий.
При покрытиях смешанного вида используют соответствующее двойное условное обозначение.
ГОСТ 9467-75 классифицирует электроды для сварки углеродистых, легированных конструкционных и легированных жаропрочных сталей в зависимости от механических свойств металла шва и сварного соединения, выполненного этими электродами, разделяя их на несколько типов. Металлический стержень и покрытие в совокупности образуют соответствующий тип электрода (Э42, Э50, Э55 и др.). Каждому типу может соответствовать одна или несколько марок электродов, которые характеризуются определенным составом покрытия, маркой электродного стержня, технологическими свойствами металла шва.
Общие требования к электродам, правила приемки, методы испытаний швов и сварных соединений, условия маркировки и упаковки, документация на электроды регламентированы ГОСТ 9466-75.
Условное обозначение электродов для сварки конструкционных сталей состоит из обозначения марки электрода, его типа, диаметра стержня, типа покрытия и номера ГОСТа.
Структура условного обозначения электродов для сварки углеродистых конструкционных сталей по ГОСТ 9466 - 75:
1 - тип сварочного электрода;
2 - марка электрода;
3 - диаметр, мм;
4 - назначение электрода;
5 - толщина покрытия;
6 - группа индексов, показывающая характеристики наплавленного металла и металла шва по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75;
7 - тип покрытия сварочного электрода;
8 - обозначение допустимых пространственных положений ручной дуговой сварки или наплавки;
9 - обозначение рода тока, номинального напряжения, полярности и холостого хода источника переменного тока.
Например: 
Что означает электроды типа Э46А по ГОСТ 9467-75, т.е. электрод для дуговой сварки с пределом прочности не менее 460МПа (46 кгс/мм2) и повышенными пластическими свойствами (А) марки УОНИИ - 13/45; диаметром 3,0мм для сварки углеродистых и низколегированных сталей (У) с толстым покрытием второй группы по качеству (Д2);
Е - 432 (5) - характеристики наплавленного металла и металла шва (sв ³ 430МПа; KCU³34,5Дж/см2 при температуре минус 40°С); Б - основное (фтористо-кальциевое) покрытие; 1 - для сварки во всех пространственных положениях шва; О - на постоянном токе обратной полярности.
Электроды также маркируются по цветам окрашенных торцов: красный - для сварки углеродистых и низколегированных сталей; синий - для сварки теплоустойчивых сталей; желтый - для сварки коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных; сиреневый - для сварки высокопрочных среднелегированных сталей; зеленый - для сварки чугуна; серый - для сварки цветных металлов; оранжевый - для наплавки.
Для сварки углеродистых конструкционных и низколегированных сталей обычной прочности предназначены следующие типы электродов: Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60; для конструкционных сталей повышенной прочности - типы электродов Э70, Э85, Э100, Э125иЭ150.
Для сварки легированных теплоустойчивых сталей выпускаются электроды девяти типов по ГОСТ 9467-75, которые классифицируются по механическим свойствам и химическому составу наплавленного металла. Буквы, стоящие после буквы Э, показывают гарантированное содержание легирующих элементов в наплавленном металле. Например, тип Э-09М, Э-09МХ (молибден, хром), марка по ГОСТу - ЦЛ-14.
Режимы ручной дуговой сварки плавящимся электродом
Глубина провара и ширина шва зависят от всех основных параметров режима сварки. Увеличение сварочного тока вызывает при неизменной скорости рост… током обратной полярности. Напряжение при ручной дуговой сварке на глубину… При выборе режима сварки вначале выбирают диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемого изделия по формуле:,…Обработка металлов резанием
Методы обработки резанием можно разделить на три основные группы: лезвийная, абразивная и отделочная обработки.
Обработка материалов резанием — это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки с целью получения изделия заданных геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхности.
Виды и характеристика стружки
Основные движения при резании. Для проведения обработки детали необходимо сообщить режущему инструменту и заготовке, закрепленным в рабочих органах… Для подготовки к резанию выполняют вспомогательные движения, которые… В зависимости от характера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают следующие методы обработки…Геометрия прямого токарного резца
Режущий инструмент состоит из рабочей части (головки 2) и тела (стержня) 3. Тело резца служит для его установки и закрепления в резцедержателе.… Для определения углов, под которыми располагаются элементы инструмента, вводят… Основная плоскость Pv параллельна возможным направлениям движения подачи для данного способа обработки. Плоскость…Тепловыделение и износ инструмента
В этой связи процесс резания сопровождается обильным тепловыделением. Теплота расходуется на нагрев стружки, заготовки; режущего инструмента и… При обработке металлических материалов основную долю (до 85 %) теплоты… Нагрев заготовки и режущего инструмента отрицательно сказывается на точности обработки и стойкости инструмента. Нагрев…Инструментальные материалы
Для изготовления режущих инструментов применяют следующие группы материалов: -инструментальные углеродистые и низколегированные стали; - быстрорежущие стали;Общие сведения о металлорежущих станках
Современные металлорежущие станки используют механические, электрические, электронные, пневматические, гидравлические системы для осуществления требуемых движений и управления технологическим циклом.
По технологическому назначению различают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных работ при использовании разных заготовок. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). Специальные станки выполняют вполне определенный вид работ на одной определенной заготовке. По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы, станки с программным управлением. По числу главных рабочих органов различают одно- и многошпиндельные станки, одно- и многопозиционные станки и т.д. Различают станки: Н — нормального; П — повышенного; В — высокого; А — особовысокого; С — особоточного классов точности.
В отечественном машиностроении принята Единая система условных обозначений (шифров) станков, разработанная в ЭНИМСе:
первые две цифры которого — группа и тип станка; буква на втором или третьем месте — типоразмер станка (а следовательно, и его технические характеристики); третья или четвертая цифра — условный типоразмер станка; последняя буква — модификация станков одной базовой модели. Все металлорежущие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа — на 10 типов.
Металлорежущие станки отечественного производства шифруются по группам и типам следующим образом:
Группа 0 — резервная
- - 0 — специализированные автоматы и полуавтоматы; - - 1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы; - - 2 — многошпиндельные автоматы и полуавтоматы;Лезвийная обработка деталей машин
Точение. Лезвийная обработка резанием (ЛОР) цилиндрических и торцовых поверхностей называется точением. Главное движение — вращательное — придается… Технологические схемы точения:Отделочная обработка деталей машин
Прецизионная обработка (тонкое точение и растачивание, алмазное точение, тонкое фрезерование) позволяет получить шероховатость поверхности Ra… Тонкое шлифование проводят мягкими мелкозернистыми шлифовальными кругами на… Хонингование— отделочный метод обработки внутренних поверхностей абразивными брусками. Хонингование применяется для…– Конец работы –
Используемые теги: щенко, Материаловедение, Технология, конструкционных, материалов, Волгоград, Изд, Волгогр, гос, акад, 2720.139
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.219 сек.
Новости и инфо для студентов