Курсовая работа. 15. 03. 01 Машиностроение
 Скачать 68.47 Kb.
|
|
Защита курсовой работы Курсовая работа является формой самостоятельной работы студента, выполняемой под руководством преподавателя. Во время работы студент должен продемонстрировать умение самостоятельно решать технические задачи, работать со специальной и научной литературой. Инициатива при решении поставленной задачи должна принадлежать студенту, а руководитель лишь одобряет или отклоняет предложенные студентом решения. В ходе защиты курсовой работы студент должен пользуясь принятой технической терминологией четко сформулировать поставленную перед ним задачу, обосновать метод ее решения, пояснить особенности выбранных технологических процессов термообработки изделия для достижения заданных эксплуатационных характеристик, сделать выводы. 5 Рекомендуемая литература Основная литература: 1.Адаскин, А.М. Материаловедение в машиностроении/А.М.Адаскин [и др.].-СПб.: Юрайте, 2012.-535с. 2.Бондаренко, Г.Г. Материаловедение/Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко.-М: Юрайте, 2013.-359с. 3.Волков, Г.М. Материаловедение/Г.М. Волков, В.М.Зуев.-М:Академия, 2008.-398с. 4. Плошкин, В.В. Материаловедение/В.В. Плошкин.- М: Юрайте, 2013.-463с. Дополнительная литература: 1. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. Учебник для вузов. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. – 784 с. 2. Арзамасов В.Б., Черепахин А.А. Материаловедение. Учебник. – М.: Экзамен, 2009. – 352 с.: ил. 3. Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов – М.: Металлургия, 1986. – 544 с. 4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1992. – 528 с. 5. Энциклопедический справочник термиста-технолога: В 3-ех томах. Т. 2. /С.Б. Масленков, А.И. Ляпунов, В.М. Зинченко и др., под ред. С.Б. Масленкова. – Москва: Наука и технологии, 2004.-608 с. 17 6 Варианты заданий по курсовой работе Вариант 1 1.1 Завод должен изготовить вал двигателя буровой установки с характерным диаметром d (30, 60, 120) мм. Материал вала должен иметь временное сопротивление растяжению не ниже в (750, 900,1200) МПа. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру в готовом вале. 1.2 Плашки из стали У11А закалены: первая – от температуры 760 С, а вторая – от температуры 850 С. Используя диаграмму железо–карбид железа, объясните, какая из этих плашек закалена правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему. 1.3 Выберите латунь для изготовления деталей путем глубокой вытяжки. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим промежуточной термической обработки, применяемой между отдельными операциями вытяжки, обоснуйте выбранный режим. Дайте общую характеристику механических свойств сплава. Вариант 2 1.2 Тросы, применяемые в условиях морской нефтегазодобывающей платформы, должны обладать высоким пределом прочности σв (800, 900, 1000) МПа и высокой устойчивостью против коррозии в морской воде, Указать состав стали, устойчивой, против корродирующего действия морской воды (без применения защитных покрытий), технологический процесс изготовления тросов обеспечивающий получение высоких механических свойств в готовом тросе, и структуру стали. Сравнить структуру, стойкость против коррозии и поведение при сварке стали выбранного состава с хромистой сталью с содержанием 14 % Сг и 0,1 % С. Указать для сравнения механические свойства, режим обработки и структуру стали, применяемой для изготовления тросов, от которых по условиям эксплуатации не требуется повышенной стойкости против коррозии. 2.2 Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) шпилек из стали МСт6, которые должны иметь твердость НВ 207...230. Опишите их микроструктуру и свойства 2.3 Для изготовления ряда деталей в авиастроении применяется сплав МЛ5. Расшифруйте состав сплава, опишите характеристики механических свойств и приведите режим используемой термообработки. Вариант 3 3.1 На заводе изготавливали валы двигателей внутреннего сгорания диаметром d (40,60,80) мм из стали с пределом текучести 200 – 230 МПа и относительным удлинением δ - 20 – 22%. В дальнейшем был получен заказ на валы такого же диаметра для более мощных двигателей; завод должен был гарантировать предел текучести не ниже σ0.2(550, 620, 680) МПа и ударную вязкость не ниже 800 кДж/м2.
4.1 Шестерни привода штанговых насосных установок подвергаются действию знакопеременных и ударных нагрузок и должны иметь максимально однородные свойства в продольном и поперечном направлениях. Их изготавливают в зависимости от типа привода из стали с временным сопротивлением растяжению σв (700-750, 900-950, 1100-1150) МПа. Ударная вязкость, соответственно, должна быть не ниже (600, 700, 800) кДж/м2. Выбрать сталь для шестерен, обеспечивающую комбинацию требуемых свойств, привести состав, марку, режим термической обработки, микроструктуру и механические свойства в готовом изделии. 4.2 Плашки из стали У11А закалены: первая – от температуры 760 С, а вторая – от температуры 850 С. Используя диаграмму железо–карбид железа, объясните, какая из этих плашек закалена правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему. 4.3 Выберите титановый сплав для обшивки летательных аппаратов. Приведите химический состав сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую структуру. Вариант 5 5.1 Зубчатые колеса нефтедобывающего оборудования в зависимости от условий работы и возникающих напряжений можно наготавливать из стали обыкновенного качества, качественной углеродистой и легированной с различным содержанием легирующих элементов. Выбрать, руководствуясь техническими и экономическими соображениями, сталь для изготовления колес диаметром d (40, 50, 60) мм и толщиной (20, 30, 40) мм с пределом текучести не ниже σ0.2 = 360-380 МПа. Указать термическую обработку колес, механические свойства и структуру выбранной стали в готовом изделии и сравнить их с механическими свойствами и структурой сталей 45 и 40 ХН после улучшающей термической обработки. 5.2 Назначьте режим термической обработки шестерен из стали 20Х с твердостью зуба HRС 58...62. Опишите микроструктуру и свойства поверхности зуба и сердцевины шестерни после термической обработки. 5.3 Для изготовления деталей двигателя внутреннего сгорания выбран сплав АК6. Расшифруйте состав сплава, приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются. Вариант 6 6.1 Выбрать сталь для изготовления валов приводов оборудования нефтегазопереработки диаметром d (45, 65, 85) мм. По расчету, сталь для валов, соответственно, должна иметь предел текучести не ниже σ0.2 (350, 500, 700) МПа. Указать: состав и марку выбранных сталей; рекомендуемый режим термической обработки; структуру после каждой операции термической обработки; механические свойства в готовом изделии. Можно ли применять углеродистую сталь обыкновенного качества для изготовления валов требуемого сечения и прочности? 6.2 Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) деталей машин из сплава сталь 50, которые должны иметь твердость HRC 40...50. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и свойства. 6.3 Выберите оловянистую бронзу для отливок сложной конфигурации. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Приведите термическую обработку, применяемую для снятия внутренних напряжений, возникающих в результате литья. Опишите механические свойства бронзы. Вариант 7 7.1 Выбрать сталь для изготовления тяжело нагруженных коленчатых валов диаметром d (40, 60, 80) мм, предел текучести, соответственно, должен быть не ниже σ0.2 (750, 900, 1100) МПа. Рекомендовать состав и марку стали, режим термической обработки, структуру и механические свойства после закалки и отпуска. 7.2 Назначьте режим термообработки штампов холодной штамповки или высадки из стали У10. Дайте его обоснование и опишите структуру и свойства штампа. Объясните, почему из данной стали изготавливают штампы небольшого сечения. 7.3 Выберите латунь, которая пригодна для изготовления тонкостенных труб. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим отжига, применяемого между операциями волочения, обоснуйте выбранный режим. Дайте общую характеристику механических свойств сплава. Вариант 8 8.1 Конические зубчатые колеса диаметром d (30, 50,70) мм в электротележке работают в условиях динамических нагрузок и повышенного износа. По требованию конструктора сталь должна обладать высоким сопротивлением вязкому и хрупкому разрушению изделия в сердцевине. Выбрать углеродистую цементуемую сталь, указать состав, рекомендовать режим термической обработки для получения максимальной вязкости в сердцевине изделия, если цементация выполняется в твердом карбюризаторе. Одновременно для сравнения указать режим термической обработки после цементации в газовой среде. Указать механические свойства стали в сердцевине изделия и твердость на поверхности после окончательной термической обработки к объяснить, целесообразно ли применение для этой цели стали обыкновенного качества. 8.2 Выберите углеродистую сталь для изготовления пил. Назначьте режим термообработки. Опишите сущность происходящих в ее процессе превращений, структуру и свойства инструмента. 8.3 Выберите оловянистую бронзу для отливок сложной конфигурации. Расшифруйте состав и опишите структуру бронзы. Назначьте режим термообработки для снятия внутренних напряжений, возникающих после литья. Опишите механические свойства этой бронзы. Вариант 9 9.1 Палец шарнира диаметром d (15, 25, 35) мм работает на изгиб и срез и должен, кроме того, обладать высокой износостойкостью на поверхности и высоким сопротивлением хрупкому и вязкому разрушению в сердцевине. Выбрать углеродистую сталь, привести ее состав и марку, рекомендовать режим химико-термической и термической обработки и указать структуру, механические свойства в сердцевине и твердость на поверхности после окончательной обработки.
10.1 Заводу нужно изготовить зубчатые колеса сложной формы диаметром 50 мм и высотой 100 мм для нефтегазового оборудования. Они должны иметь твердость на поверхности не ниже HRC 58-60, а в сердцевине временное сопротивление растяжению не ниже σв (450, 550, 650) МПа при ударной вязкости не ниже 500-600 кДж/м2. Завод изготовил первую партию зубчатых колес из углеродистой цементуемой стали, однако некоторые зубчатые колеса получили деформацию при закалке. Выбрать сталь и рекомендовать режим термической обработки после цементации для получения заданных механических свойств и предупреждения брака по деформации. Указать структуру стали в сердцевине и поверхностном слое после окончательной обработки и причины, вызывающие деформацию при закалке. 10.2 Назначьте режим термообработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) шпинделей для станков из стали Ст6, которые должны иметь твердость HRC 40...45. Опишите микроструктуру и свойства изделий. 10.3 Выберите материал для изготовления методом литья под давлением крышки из литейного алюминиевого сплава. При выборе сплава воспользуйтесь диаграммой алюминий–кремний. Для выбранного сплава укажите химический состав, механические свойства и структуру. Вариант 11 11.1 Стаканы цилиндров мощных моторов для приводов бурового оборудования должны иметь особо повышенную износостойкость на рабочей поверхности и высокую твердость (HV 950-1000) и предел текучести в сердцевине не менее σ0.2 (350, 550, 750) МПа. Указать марку стали, применяемую для этого, и рекомендовать режим термической и химико-термической обработки, последний с учетом сокращения его продолжительности. Сопоставить последовательность применяемых при этом термических операций, продолжительность химико-термической обработки, толщину, структуру и твердость поверхностного слоя и сравнить выбранные сталь и режим обработки с составом стали и обработкой, применяемой при цементации или нитроцементации. 11.2 Выберите марку чугуна для изготовления ответственных деталей машин (поршневые кольца и т.п.). Укажите состав, обработку, структуру и основные механические свойства. 11.3 Выберите латунь для изготовления деталей путем глубокой вытяжки. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим промежуточной термообработки, применяемой между отдельными операциями, обоснуйте выбранный режим и дайте характеристику механических свойств сплава. Вариант 12 12 Завод изготовляет коленчатые валы диаметром d (35, 50, 65) мм; сталь в готовом изделии должна иметь предел текучести не ниже σ0.2 (300, 500, 700) Мпа и ударную вязкость не ниже 500 кДж/м2.Кроме того, вал должен обладать повышенной износостойкостью не по всей поверхности, а только в шейках, т. е. в участках, сопряженных с подшипниками и работающих на износ. Привести марку стали, рекомендовать режим термической обработки всего вала для получения заданных свойств и высокопроизводительный режим последующей термической обработки, повышающей твердость только в отдельных участках поверхности вала; указать необходимое для этого оборудование. Привести структуру и твердость стали в поверхностном слое шейки вала, а также структуру и механические свойства в остальных участках. 12. 2 На изделиях из стали 15 требуется получить поверхностный слой высокой твердости. Дайте обоснование выбора метода химико-термической обработки, опишите его технологию и структуру изделия после окончательной термической обработки. 12.3 Для изготовления емкостей применяется сплав АМ3. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава и объясните природу упрочнения. Приведите характеристики механических свойств сплава. Вариант 13 13.1 Многие крупные детали для железнодорожного транспорта, например автосцепки, изготавливают литыми с максимальной толщиной сечения Δ (80,140,200) мм. Для повышения механических свойств отливки подвергают термической обработке. Выбрать марку стали и обосновать режим термической обработки, если временное сопротивление должно быть не ниже σв (400, 700, 900) МПа. Указать структуру и механические свойства стали после литья и после термической обработки. 13.2 В чем заключаются преимущества и недостатки поверхностного упрочнения стальных изделий закалкой при нагреве токами высокой частоты по сравнению с упрочнением методом цементации. Назовите марки сталей, применяемых для этих видов обработки. 13.3 Назначьте марку латуни, коррозионностойкой в морской воде. Расшифруйте ее состав и опишите структуру, используя диаграмму состояния медь–цинк. Опишите метод упрочнения латуни и основные механические свойства. Вариант 14 14.1 Направляющие станин станков изготавливали из чугуна. Однако, в дальнейшем, для повышения износостойкости этих направляющих их стали изготавливать из стали. Рекомендовать состав стали для таких деталей с максимальной толщиной сечения Δ (20,45,60) мм и пределом прочности не менее 650 МПа. Предложить режим поверхностной упрочняющей обработки. Привести значения твердости, которые при этом могут быть достигнуты. Для сравнения указать марку чугуна, который используется для подобных деталей. 14.2 Пружины из стали 65 после правильно выполненной закалки и последующего отпуска имеют твердость значительно ниже, чем это требуется техническими условиями. Чем вызван этот дефект, и как можно его исправить? Укажите, какая твердость и структура обеспечивают высокие упругие свойства. 14.3 Выберите бронзу, которую можно использовать в качестве арматуры. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Объясните назначение легирующих элементов. Приведите характеристики механических свойств сплава. |