шпоры. экзамен мткм. 1 свойства конструкционных материалов физические, химические, эксплуатационные. Свойства конструкционных материалов

• Название: 1 свойства конструкционных материалов физические, химические, эксплуатационные. Свойства конструкционных материалов
• Анкор: шпоры
• Дата: 30.12.2019
• Размер: 1.52 Mb.
• Имя файла: экзамен мткм.docx
• Тип: Документы; #102565
• страница: 6 из 9

27) Литье под давлением

Сущность процесса заключается в заполнении метал­лической формы (пресс-формы) расплавом под действием внешних сил; затвердевание отливки осуществляется под избыточным давлением. Литье под давлением является одним из самых высо­копроизводительных специальных видов литья, так как технологический процесс осуществляется на машинах, то его можно полностью автоматизировать.

Этот вид литья широко применяется в точном при­боростроении н текстильном машиностроении, электро­технической, автомобильной, тракторной и других отрас­лях промышленности. Возможно получение отливок с толщиной стенок мень­ше 1 мм. Литье под давлением используется для получе­ния отливок сложной конфигурации преимущественно из цветных сплавов массой от нескольких граммов до десят­ков килограммов. В соответствии с ГОСТами за счет тщательной подготовки пресс-форм точность отливок дос­тигает 8...13-го квалитетов, шероховатость поверхности Ra=25...0,32 мкм. Отливки характеризуются высокими механическими свойствами, а литье под давлением вслед­ствие отсутствия формовочных материалов отличается улучшенными условиями труда и меньшим загрязнением окружающей среды. Литье под давлением по праву считают малооперационной и безотходной техноло­гией. Недостатками литья под давлением являются: высо­кая стоимость пресс-форм, возможность переработки ог­раниченной номенклатуры металлов и сплавов, ограни­ченные размеры и массы отливок.

Сущность способа литья под регулируемым давлением заключается в том, что заполнение фор­мы расплавом и затвердевание отливки осуществляются под действием избыточного давления воздуха или газа. Различают следующие способы литья под регулируе­мым давлением: под низким давлением, вакуумным всасыванием и с противодавлени­ем. Литье под -регулируемым давлением обеспечивает хо­рошие условия питания отливок расплавом, уменьшает усадочную пористость, повышает плотность и механичес­кие свойства отливок.

Литье под низким давлением используют для получе­ния сложных фасонных тонкостенных отливок из алюми­ниевых и магниевых сплавов, и простых отливок из чугу­на, стали и медных сплавов. Этот способ литья экономи­чен в условиях серийного и массового производств.

Литьем вакуумным всасыванием изготовляют отлив­ки со стенками равномерной толщины из алюминиевых и магниевых сплавов.
Машины с холодными вертикальными камерами сжатия.

1-металл, 2,4-поршень, 3-форма, 5-остаток (пресс-остаток), 6-форма.

28) Центробежное литье

Сущность этого, способа заключается в том, что под действием центробежных сил, которые больше гравитационных, залитый во вращающуюся форму расплав равномерно распределяется по ее внутренней поверхности; после затвердевания образующиеся отливки имеют форму тел вращения (цилиндров, колец, труб).

На горячую рабочую поверхность форм (температура до 300С) наносят огнеупорное покрытие и включают вращение. Под действием центробежных сил металл прижимается к боковым стенкам формы затвердевает образуя отливку. В процессе заливки неметаллические включения, шлаки, газовая пористость оттесняется к внутренней поверхности отливки, а в последствии удаляется механический обработкой.

При литье жаропрочных и титановых сплавов используют оболочковые формы из быстротвердеющих смесей. Их изготовляют по выплавляемым моделям, засыпают снаружи опорным материалом после установки в контейнере, последний закрепляется на столе центробежной машины.

При отливке могут применяться песчаные стержни. Для регулировки теплового режима на рабочие поверхности изложницы после предварительного ее подогрева (до 200°С) наносят слой огнеупорного покрытия, как и при кокильном литье. Иногда наносят химически активные покрытия (ферросилиций, графит, алюминиевый порошок) с целью изменения свойств поверхностного слоя отливки. Центробежное литье является производительным способом, хорошо поддающимся механизации и автоматизации. Этот вид литья обеспечивает изготовление отливок массой от нескольких граммов до нескольких тонн. Преимущества центробежного литья следующие: хорошее заполнение формы расплавом; повышенная плотность отливок за счет уменьшения пор, раковин и других дефектов; высокие механические свойства отливок; возможность получения отливок из двух и более металлов, располагающихся слоями, высокая производительность.

Недостатками являются загрязнение внутренней поверхности отливок неметаллическими включениями; получение неровной внутренней поверхности отливок; конусность.



Схема получения отливки при вращении формы вокруг горизонтальной оси:

1 – расплав;

2 – заливочный желоб;

3 – ковш;

4 – отливка;

5 – форма


29) Обработка металлов давлением, физические основы, факторы, влияющие на пластичность материалов.

Это процесс получения заготовок или деталей силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из исходного материала. В основе всех процессов обработки давлением лежит способность металлов и их сплавов под действием внешних сил пластически деформироваться, не разрушаясь. Пластическое формирование относится к малоотходной технологии, высокая производительность низкая себестоимость, высокое качество продукции привели к широкому применению этих процессов. Пластическая деформация — это изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Металлы являются поликристаллами. Форма изменения металла при пластической деформации происходит в результате пластической деформации каждого зерна. До деформации форма зерен была округлая. В процессе деформации зерна вытягиваются в направлении действующих сил, образуя волокнистую, слоистую структуру, такая ориентация зерен называется текстурой деформации. Образование текстуры способствует появлению анизотропии (неоднородности механических и физических свойств). С увеличением степени деформации прочностные характеристики: твердость, прочность повышаются, а пластичные свойства ухудшаются. Явление упрочнения деформированного вещества получило название наклеп. Состояние наклепанного металла не устойчиво, поэтому при нагреве такого металла в нем протекают процессы рекристаллизации, обуславливающие возвращением всех свойств к свойствам металла до деформирования. Рекристаллизация - это образование новых зерен взамен деформированным. При этом твердость возрастает, а плотность снижается. Если нагревать металл, то будет происходить восстановление металла в обратное состояние. Температура, при которой начинается процесс рекристализации называется температурным порогом рекристаллизации. Бывают горячая и холодная деформации. Холодная деформация при температуре ниже температуры рекристаллизации сопровождается наклепом. При неполной холодной деформации рекристаллизация не проходит, увеличивается пластичность по сравнению с холодной деформацией. Используется при холодном деформировании с высокими скоростями. При неполной горячей деформации рекристаллизация происходит неполностью. Получается неоднородность структуры, что может привести к разрушению. Такая деформация наиболее вероятна при температуре не значительно превышающей температуру начала рекристаллизации. Такую температуру следует избегать при обработке давлением. Горячую деформацию проводят при температуре выше температуры рекристаллизации для получения полностью рекристализованной структуры. Горячая пластическая деформация улучшает свойства металла, повышается плотность металла.

Основными факторами, оказывающими влияние на пластичность и сопротивление металла деформированию, являются состав, температура нагрева металла, скорость деформации, схема напряженного состояния. Велико влияние химического состава. Наибольшей пластичностью обладают чистые металлы и сплавы, образующие твёрдые растворы. Наихудшими пластическими свойствами обладают сплавы, образующие химические соединения и механические смеси. Обработке давлением подвергаются как чёрные, так и цветные сплавы. Из чёрных сплавов давлением обрабатываются углеродистые и легированные стали, из цветных – бронзы, латуни, дюралюминий и др. Температура оказывает существенное влияние на механические свойства металлов и сплавов. Увеличение температуры примерно до 100 ˚С вызывает некоторое повышение пластичности и уменьшение характеристик прочности. При дальнейшем повышении температуры примерно до 300 ˚С наблюдается значительное увеличение характеристик прочности и понижение характеристик пластичности. Это явление получило название синеломкости (от цвета побежалости). Предполагают, что хрупкость, наблюдаемая при этих температурах, вызвана выделением дисперсных частиц карбидов, нитридов и др. по плоскостям скольжения. Дальнейшее повышение температуры вызывает интенсивное понижение характеристик прочности. При температурах около 1000 ˚С предел прочности σ_в понижается более чем в 10 раз. Что касается показателей пластичности, то они в интервале 800–900 ˚С понижаются из-за протекания в стали фазовых превращений и неполного процесса рекристаллизации; при дальнейшем повышении температуры можно наблюдать их интенсивное увеличение. Таким образом, опасными зонами температур в отношении понижения пластичности являются зона синеломкости и зоны, в которых происходят неполная рекристаллизация и фазовые превращения. Такая закономерность наблюдается и для других металлов и сплавов. На пластичность оказывает влияние и скорость деформации. При деформировании металлов следует различать две скорости: скорость деформирования, представляющую собой скорость перемещения рабочего органа машины (бабы молота, ползуна пресса, рабочих валков и т.п.), и скорость деформации, представляющую собой изменение степени деформации ε в единицу времени t. Скорость деформации при горячей обработке давлением оказывает большее влияние на металл, чем при холодной. Однако при детальном изучении влияния скорости деформации на указанные характеристики это явление носит более сложный характер. Дело в том, что при деформации имеет место тепловой эффект, который при разных скоростях и условиях деформации может быть различным. В некоторых случаях деформации в металле может происходить значительное местное повышение температуры (до 200–300 ˚С), что сразу сказывается на пластичности и сопротивлении его деформированию. Если деформация производится при температурах, близких к максимальным для данного металла, пластичность может значительно снизиться, а сопротивление деформированию возрасти. Если же деформация происходит при температурах, близких к минимальным, то, наоборот, вследствие теплового эффекта пластичность металла повысится, а сопротивление деформированию снизится.

30) Обработка металлов давлением, классификация видов.

По назначению делятся на два вида: 1) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине, применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием пластического формоизменения (прокатка, прессование, волочение). 2) для получения деталей или заготовок, имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества (ковка, штамповка).



Основные способы обработки давлением: а) Прокатка - обжатие металла заготовки 2 вращающимися валками 1. Изготавливают: листы, рельсы, трубы. а) Прессование – продавливание заготовки 2, находящейся в замкнутой форме 3, через отверстие матрицы 1. в) Волочение - протягивание заготовки 2 через сужающуюся полость матрицы 1. Изготавливают: проволоку прутки. г) Ковка – изменение формы и размеров заготовки 2 путем последовательного воздействия универсального инструмента 1. Получают: валы, шестерни с большим диаметром. Штамповка - процесс изменения формы и размера заготовки с помощью специализированного инструмента – штампа. Различают объемную и листовую штамповку. д) Объемная – на заготовку, являющуюся отрезком прутка, воздействуют штампом 1, причем металл заполняет полость штампа, приобретая её форму и размеры. е) Листовая – получение плоских и пространственных полых деталей из заготовок типа листа, ленты, полосы; заготовка деформируется с помощью пуансона 1 и матрицы 2.

31) Получение машиностроительных профилей. Прокатка.



Прокатка - форма поперечного сечения называется профилем проката. Совокупность профилей различной формы и размеров - сортамент. В зависимости от профиля проката делят на листовой, сортовой, трубный и специальный прокат. 1) Листовой прокат - подразделяется на толстолистовой (4-60мм), тонколистовой (0,2-4мм) и жесть (менее 0,4 мм). Толстолистовой прокат получают в горячем состоянии, другие виды листового проката в холодном состоянии. 2) Сортовой прокат – круг, полоса, квадрат, рельс и т д. 3) Трубы- бесшовные, горячекатаные и холоднокатаные, шовные (сварные) .Производят трубы круглые, квадратные, шестигранные и т.д . 4) Специальные виды проката- профили транспортного сельского хозяйства машиностроения колеса периодические профили. Различают три способа прокатки: а) Продольная прокатка при которой металл подвергается обжатию между вращающимися на встречу друг другу параллельными волками .Валки могут быть гладкими - получают полосы или листы. Калиброванными (ручьевыми) валками различной формы получают профильный прокат. Профиль на боковой поверхности волка называется ручьем. Промежутки между ручьями называются буртами. Совокупность двух ручьев образует полость - калибр. Система последовательного расположенных калибров обеспечивающая получение требуемого профиля заданных размеров называется калибровкой. 90% проката получают продольной прокаткой. б) Поперечная прокатка. в) Поперечно-винтовая - это косая. Применяют для получения тел вращения при этом вращают волки в одном направлении, а заготовки в обратном направлении. Поперечная прокатка используется в производстве цилиндрических зубчатые колес, а косая – в производстве бесшовных труб. Полоса втягивается между валками и обжимается до нужного размера. Разность между начальной и конечной размерами полосы называется абсолютным обжатием. Одновременно с уменьшением сечения полосы и увеличением ее длины наблюдается некоторое увеличение ее поперечных размеров - уширение. Величина уширения зависит от величины обжатия, диаметра валков и коэффициента трения, уширение влияет на точность и качество профилей, если уширение малое возможно получение неполностью оформленного профиля. Если уширение больше расчетного образуется излишек металла по ширине (заусенцы).

32) Инструмент и оборудование для прокатки.

1) Подготовка исходных металлов включают удаление поверхностных дефектов (царапины, трещины). Выжигают резаком, вырубают зубилом, зачищают кругом абразивным 2) нагрев слитков, что обеспечивает высокую пластичность металла. Основное требование равномерный прогрев заготовки по всей длине до соответствующей температуры за минимальное время с наименьшей потерей металла в окалину. Температура определяется в зависимости от температуры плавления и кристаллизации. Нагрев металла осуществляется в печах 3) после того как металл прогрели, прокатка ведется из брусков или из слябов (если производят литье) прокатка ведется на 2-х литьевых станах где одна клеть черновая а другая чистовая. Уменьшение толщины листа при прокатке достигается за счет уменьшения зазоров между гладкими волками после каждого пропуска листа между ними. Горячий катанный металл поступает на дальнейшую прокатку в холодном состоянии либо подвергается отделочным операциям 4) отделка проката: включает резку на мерные длины (пилами, пресс машинами, газопламенной резкой). Правка - пластический изгиб искривленные участков листа. Удаление поверхностных дефектов. Термическая обработка (отжиг для снятия наклепа) полученный прокат подвергают контролю. Прокат труб. Изготавливают безшовные цельнотянутые трубы и сварные трубы со швом. Процесс прокатки бесшовных труб .1) прошивкой заготовкой является сортовой прокат (круг) выполняется на прошивных станах с помощью специальной оправки. 2) окончательная оправка. Прошивная заготовка (гильза) либо прокатывается на длинной оправке в стане имеющей 7-9 клетей. Либо гильза надевается на оправку и прокатывается между валками, имеющими ручей переменной ширины и высоты. Процесс производства сварных труб. 1) Свертывание заготовки в трубу .2) Сварка. Заготовкой являются стальные полосы. Электрической либо печной сваркой. При электросварке заготовку формуют в трубу без нагрева на формовочные станах и затем сваривают в трубосварном стане, где кромки заготовок сближаются и сжимаются. Затем ток, подводимый к заготовке нагревает стык до температуры сварки. Станы спиральной формы. Трубы получают завивкой полосы по спирали на цилиндрических оправках с непрерывной сваркой (автоматическая сварка). Преимущества таког способа диаметр трубы не зависит от ширины сварной полосы, спиральный шов придает трубе более точный размеры. Специальные виды проката. Используется поперечная или косая прокатка. С помощью такого способа получают зубчатые колеса, шары, подшипники и т.д.

33) Прессование. Методы прессования.

Вид обработки давлением при котором металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие инструмента (матрица) в результате получают изделие с сечением по форме отверстия матрицы. Таким способом получают прутки, профили сложного сечения. В качества заготовок используют слитки или прокат из сталей цветных металлов и сплавов .3 способа прессования. При прямом прессовании заготовка, нагретая до определенной температуры помещается в контейнер с одной стороны контейнера закреплена матрица. С другой стороны на заготовку давит пресошайба соединенная с поршнем. Под действием пресс шайбы (поршня) выдавливаются через отверстие матрицы. В конце пресса в контейнере остается часть металла пресс остаток. Остаток идет в отход. Такой процесс характеризуется высоким качеством поверхности. 2) при обратном прессовании в контейнер входит полый пуансон (поршень) по схеме пуансон с матрицей на конце. Матрица давит на заготовку, металл течет в отверстие матрицы навстречу движению пуансона (поршень). При таком способе снижаются отходы металла на пресс остаток, полученный пруток. Продукт сохраняет следы структуры литого металла. 3) прессование труб производится прямым методом и отмечается наличием иглы которая проходит сквозь отверстие заготовки. При давлении пресс шайба на заготовку металл выдавливается в зазор между матрицей и иглой, образуя трубу. Внутренний диаметр трубы равен диаметру иглы, а наружные диаметр трубы равен диаметру отверстия в матрице. Технологический процесс: 1) подготовка заготовки — это разрезка, очистка 2) нагрев заготовки 3) укладка заготовки в контейнер 4) процесс прессования 5) отделка изделия 6) разделка. Оборудование вертикальные, горизонтальные прессы. Преимущества: возможность: 1) получения любого профиля поперечного сечения 2) получение широкого сортамента изделий на одном и том же оборудовании заменой матрицы. Высокая производительность. Недостатки: 1) повышенный расход металла из-за пресс остатка 2) высокая стоимость и низкая стойкость инструмента. Высокая энергоемкость.

34) Волочение.

Сущность заключается в протягивании заготовки (пруток, проволока, сортовой прокат) через сужающееся отверстие (фильера) а инструменте-(волока). Конфигурация отверстия (фильера) определяет форму получаемого профиля, профили фасонного сечения тонкостенные трубы, капиллярное волочение чаще всего выполняет при комнатной температуре, поэтому появляется наклеп при этом повышается свойства механического металла — это прочность и твердость, а пластичность ухудшается. Инструмент волоки различной конфигурации. Их изготавливают из твердых сплавов для получения особоточных профилей, используют алмаз. Технологический процесс: 1) предварительный отжиг заготовки (отжиг -термическая обработка при температуре выше температуры рекристаллизации). Это используется для повышения пластичности 2) удаление окалины с заготовки, далее прокат, далее отжиг. 3) на поверхности наносят под смазочный слой к слою хорошо прилипает смазка. За счет этого коэффициент трения снижается. 4) волочение: последовательно протягивают через ряд постепенно уменьшающихся фильер. 5) рекристализационный отжиг. Для устранения наклепа.6) отделка готовой продукции. Обрезка концов, правка, резка на мерные длины и т.д. Оборудование различают: станы с прямолинейным движением протягиваемого металла, с наматыванием обрабатываемого металла на барабан (при производстве проволоки) процесс волочения характеризуется коэффициентом выдержки и степенью деформации.

35)Ковка, основные операции ковки. Инструмент.

Свободная ковка — это процесс, при котором необходимое изменение формы заготовки достигается путем ударов или нажимов бойками пресса или молота при ковке имеет место свободное течение металла в стороны, поэтом ковка называется свободной. Этот процесс применяется при производстве крупных поковок в серийном производстве, а также в ремонтном деле изготавливают поковки массой от ста грамм до 300 тонн. Заготовкой являются слитки. Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии. Холодная ковка используется редко в основном в ювелирном производстве Свободная ковка не только изменяет форму изделия, но и улучшает металлические свойства, происходит заварка газовые пузырей меняется структура металла. Основные операции свободной ковки, предварительная - для подготовки слитка к дальнейшей деформации. Окончательная придает окончательную форму. Предварительные операции 1) биллектрование - это превращение слитка в болванку включают устранение конусности, обивку ребер. 2) рубка - применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части. Рубка производится в холодном и горячем состоянии, Основные операции 1) осадка - это увеличение поперечного сечения за счет уменьшения высоты. При осадке заготовки должна быть прогрета до максимальной ковочной температуры 1250 градусов. Высота заготовки не более 2,5 диаметра. 2) протяжна - это увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. Применяется при изготовлении валов. Процесс осуществляется последовательными натяжениями. Инструмент: плоскими и вырезными бойками, обжимами раскатки и пережимки - для разметки металла и пережима металла. Разгонка - это местное уширение заготовки без увеличения ее длины производятся узкими бойками или раскаткой. Применяется при производстве труб. Рубка - это разделение заготовки на части. Гибка- операция предания заготовки или ее части изогнутой формы по заданному. Закручивание - поворот одной части поковки относительно к другой под определенным углом вокруг обшей оси. Оборудование для ковки делятся на 1) вспомогательное (пресс ножницы, гильотины, дисковые пилы, шлифовальные машины, печи, транспорт) 2) основное оборудование (молоты, пресс)

36)Горячая объемная штамповка. Способы. Инструмент.

Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок, а так­же сплавов, из которых их штампуют, обусловливает существование различных способов штамповки.

Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки. В зависимости от типа штам­па выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла - облой, который закрыва­ет выход из полости штампа и заставляет остальной металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформиро­вания в облой выжимаются излишки ме­талла, находящиеся в полости, что позво­ляет не предъявлять высоких требований к точности заготовок по массе. Облой затем обрезается в специальных штампах. Штамповкой в открытых штампах можно получать поковки практически всех типов



Штамповка в закрытых штампаххарактеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирова­ния остается закрытой. Зазор между под­вижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не преду­смотрено. Устройство таких штампов за­висит от типа машины, на которой штам­пуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя - выступ (на прессах), или наоборот (на молотах).

 

37)Листовая штамповка. Основные операции листовой штамповки.Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали. К преимуществам листовой штамповки относятся: возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости; достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием; сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность;

Основные разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки:

Отрезка - отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах - ножницах и в штампах. Отрез­ку чаще применяют как заготовительную операцию для разделения листа на полосы заданной ширины.



Схемы действия ножниц: а - гильотинных; 6 – дисковых

При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали (или заготовки для последующего деформирования), а пробивкой - внутрен­ний контур (изготовление отверстий).

Вырубку и пробивку обычно осущест­вляют металлическими пуансоном и мат­рицей. Пуансон вдавливает часть заготов­ки в отверстие матрицы. В начальной ста­дии деформирования происходят врезание режущих кромок в заготовку и смещение одной части заготовки относительно дру­гой без видимого разрушения.

Гибка - операция, изменяющая кри­визну заготовки практически без измене­ния ее линейных размеров (рис. 3.74, а). В процессе гибки пластическая деформа­ция сосредоточивается на узком участке, контактирующем с пуансоном, в то время как участки, образующие полки детали, деформируются упруго.