Понятие об ударной вязкости. Показатели ударной вязкости ксе, ксu, kcv. Испытания материалов на ударную вязкость

• Название: Понятие об ударной вязкости. Показатели ударной вязкости ксе, ксu, kcv. Испытания материалов на ударную вязкость
• Дата: 13.01.2022
• Размер: 441.46 Kb.
• Имя файла: 64-74.docx
• Тип: Документы; #330323

64. 
    Понятие об ударной вязкости. Показатели ударной вязкости: КСЕ, КСU, KCV. Испытания материалов на ударную вязкость.
    

Ударная вязкость - это способность различных материалов поглощать энергию ударной нагрузки, что является одним из важнейших показателей прочности. Ударная вязкость того или иного материала чаще всего определяется путем ударного изгиба прямоугольного образца материала, при этом оценивается работа до разрыва либо разрушения определенного образца при ударной нагрузке, которая и является показателем ударной вязкости. Определение ее проводится на специальном приспособлении - маятниковом копре. Образец материала с надрезом посередине испытывают, ударяя по нему ножом маятника. Испытание этого показателя металла может проводиться при температуре от минус 100 °С до 1200 °С, в зависимости от металла и цели испытания. Ударная вязкость металлов является показателем надежности того или иного материала, указывает на его возможности сопротивляться разрушению, вызванному растягивающим напряжением между атомами

КС – вязкость разрушения. U, V, A – форма разреза.

КСU –ударная вязкость определяемая для материалов со средним значением этого показателя;

KCV – ударная вязкость определяемая для материалов с высокой вязкостью;

KCA – ударная вязкость для материала прошедшего механическое старение – этот показатель свойств является ответственным за надежную работу изделия подвергнутого пластической деформации и имеющего остаточную деформацию больше 10%. Пример: изогнутый участок трубопровода

Испытания на ударную вязкость по ГОСТ 9454-60 [5]

Для проверки способности материала сопротивляться ударным нагрузкам и выявления склонности к хрупкому разрушению проводят испытания на удар.

Ударные испытания классифицируются:

• 
  1) по виду деформации - на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, срез;
  
• 
  2) по скорости приложения нагрузки - обычные (4…7 м/c), cкоростные (100…300 м/с)
  
• 
  3) по числу ударов - одним ударом или повторными ударами;
  
• 
  4) за температурой испытаний.
  

Методы определения ударной вязкости

Чаще всего проводят испытания при ударном изгибе образцов прямоугольного сечения с надрезом посредине. Наличие надреза, создавая концентрацию напряжений, способствует разрушению материала образца даже пластического материала. В настоящее время наиболее распространенными методами определения ударной вязкости является метод Шарпи [8] и метод Изода 

64. 
    Промышленные способы пайки. Области применения.
    
65. 
    Дефекты сварных и паяных соединений.
    

Дефектами сварных и паяных соединений называют различные отклонения от установленных норм и технических требований, возникающие в процессе образования сварных и паяных соединений в металле шва и зоне термического влияния и приводящие к снижению эксплуатационной надёжности конструкций, ухудшению их работоспособности и внешнего вида.

В табл. 4.1 приведены основные виды дефектов сварных швов, полученных, например, дуговой сваркой и причины их образования.

Дефекты сварных соединений можно различать по месту их расположения на наружные и внутренние.

К наружным дефектам относятся кратеры, наплывы, свищи, подрезы, прожоги, неравномерность формы шва.

К внутренним дефектам относятся поры, включения шлака, непровары, несплавления, трещины, недопустимые структурные изменения металла - перегрев, пережог и другие.

Наличие любых дефектов в сварных соединениях ещё не определяет потерю их работоспособности. Опасность дефектов наряду с влиянием их собственных характеристик (типы, виды, размеры, формы и т. п.) зависит от множества конструктивных и эксплуатационных факторов. Изучение этого вопроса представляет большие трудности с практической и теоретической стороны. В большинстве случаев степень влияния любого дефекта на работоспособность конструкций устанавливается испытанием образцов с дефектами.

Установлено, что выпуклость шва не снижает статической прочности, однако существенно влияет на усталостную прочность. Чем больше выпуклость шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее она снижает предел выносливости.

Опасным дефектом является подрез. Считаются допустимыми подрезы небольшой протяжённости, ослабляющие сечение шва не более чем на 5%, в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений, что приводит к снижению выносливости конструкции. Наплывы, имеющие большую протяжённость, считают недопустимыми дефектами, так как они, кроме того, что вызывают концентрацию напряжений, нередко сопровождаются непроварами.

Кратеры, как и прожоги, являются недопустимыми дефектами и подлежат исправлению.

Табл.4.1 Основные виды дефектов сварных швов,

Полученных электродуговой сваркой и причины их образования

При пайке возможны следующие дефекты.

Смещение паяемых элементов. Оно возникает при недостаточно точной сборке деталей под пайку, отсутствии фиксации и закрепления деталей.

Раковины в швах.Их причиной чаще всего могут быть усадочные явления, возникающие при кристаллизации припоя, особенно если в этот момент не поступает жидкий припой с периферийных участков. Вероятность возникновения усадочных раковин возрастает при увеличении зазоров.

Пористость в паяном шве.Она наблюдается в тех случаях, когда пайка ведется при повышенной температуре, в результате испаряются отдельные компоненты припоя или флюса. Причиной пористости при газопламенной пайки является наличие влаги во флюсе или на поверхности прутка припоя в виде адсорбированного слоя. При диффузионной пайке пористость возникает при некомпенсированной диффузии между жидкой и твердой фазами.

Флюсовые и шлаковые включения. Их появлению в шве способствуют следующие факторы: неправильный выбор флюса, когда температура его плавления выше температуры плавления припоя или его удельная плотность больше удельной плотности припоя; плохая подготовка поверхности под пайку; нарушение режимов пайки. Так, чрезмерный и длительный нагрев может привести к химическому взаимодействию между флюсом и основным металлом, в результате образуются твердые продукты реакции.

Трещины.Они возникают в шве, зоне спая и основном металле, непосредственно примыкающем к ней. В шве трещины образуются в процессе кристаллизации припоя. По характеру они относятся к кристаллизационным трещинам, зарождение которых вызывается внутренними растягивающими напряжениями и низкой пластичностью материала шва, состоящего из зерен, разделенной жидкой прослойкой. Отмечено, что, чем шире интервал кристаллизации припоя, чем больше в нем легкоплавких примесей, тем вероятнее появление таких дефектов. Во избежание трещин в шве перемещать детали до полного затвердевания припоя не допускается. Трещины в зоне спая возника­ют под влиянием напряженного состояния и из-за низких пластиче­ских свойств припоя и зоны спая, что имеет место при пайке сталей, склонных к закалке. Трещины в основном металле образуются под воздействием жидкого припоя, который диффундирует по границам зерен, растворяет их и может ослабить межзеренные связи. Чаще все­го это явление наблюдается при пайке деталей, изготовленных штамповкой, гибкой или подвергавшихся каким-либо видам деформации. Поэтому перед пайкой такие детали следует термообрабатывать для снятия внутренних напряжений. Необходимо отметить, что по сравнению со сваркой при пайке трещины образуются значительно реже.

Непропаи. Образование этих дефектов объясняется следующими причинами:

а) зазор больше установленного оптимального зазора для данного основного материала и припоя;

б) плохое качество подготовки поверхности под пайку;

в) недостаточный нагрев участка паяемого соединения;

г) окисление припоя, наличие в нем примесей;

д) невозможность выхода газов, выделяющихся при пайке. Для устранения этого явления в деталях, представляющих замкнутые объемы, сверлят специальные технологические отверстия.

Деформации. Как и при сварке, могут быть местными и общими для всего изделия. Они являются следствием неравномерного нагрева и охлаждения, а также недостаточно точной сборки. Более значительные деформации возникают при пайке деталей разной толщины и соединений из материалов с резко отличающимися температурными коэффициентами линейного расширения.

Могут иметь место также и дефекты формы шва- несоответствие размеров паяных швов по высоте и ширине требованиям нормативно-технической документации. Причины этого - неточности сборки и нарушения режимов пайки.

Исследования показали, что при статических нагрузках и пластических материалах потеря прочности примерно пропорциональна общей площади дефектов - включений и непроваров. Причём если общая площадь дефектов меньше 5-10% (иногда и 20-25%), то эти дефекты мало влияют на несущую способности стыков, особенно при швах с выпуклостью. В то же время при малопластичных материалах и динамической или вибрационной нагрузках сравнительно небольшие дефекты существенно влияют на работоспособность соединения. Остаточные напряжения могут повышать отрицательное влияние дефектов.

Для оценки опасности дефектов их целесообразно разделить на две группы: объёмные(поры, шлаки, включения, непровары без подреза) итрещиноподобные. Объёмные дефекты не оказывают значительного влияния на работоспособность соединений, эти дефекты можно нормировать по размерам или площади ослабления сечения шва. Трещиноподобные дефекты, в том числе трещины, весьма опасны и резко снижают эксплуатационные свойства соединений.

+Дефекты по их значимости можно условно распределить по трём группам: малозначительные, значительные и критические. К малозначительнымотносят отдельные включения и непровары, кзначительным- протяжённые дефекты и ккритическим- трещиноподобные. Поэтому в сварных швах допускается содержание объёмных дефектов до определённых размеров и количеств. Трещиноподобные дефекты считают недопустимыми независимо от их размеров. Поэтому для получения сварных и паяных соединений высокого качества требования бездефектности и нормирования допустимых дефектов следует понимать как требование отсутствия недопустимых дефектов, а не их полного отсутствия.

64. 
    Разрушающие и неразрушающие методы контроля сварных соединений
    

Методы разрушающего контроля сварных соединений

Методы разрушающего контроля сварки - это различные испытания сварных образцов, позволяющие определить параметры сварного шва и зоны термического влияния. К таким методам относятся механические и металлографические испытания, а также химический анализ. Чаще всего такие испытания выполняют на контрольных образцах и реже - на самом изделии. Контрольные образцы должны из того же материала, что и само изделие, и свариваются они по той же технологии.

Металлографические исследования сварных соединений

Металлографический анализ заключается в засверливании и протравливании поверхности металла 10%-ным водным раствором хлорида меди и аммония. При этом засверленная поверхность должна проходить и через металл сварного шва, и через основной металл. Время протравливания составляет 2-змин. По окончании протравливания остатки хлорида меди смывают водой.

После этого протравленную поверхность осматривают невооружённым взглядом (макроструктурное исследование), ил или, используя оптические приборы (макроструктурное исследование). При осмотре определяют качество провара и наличие внутренних сварных дефектов. При сварке ответственных металлоконструкций, металлографические исследования проводятся в расширенном объёме. Для их из проведения применяются специальные микро- и макрошлифы, изготовленные из сваренных вместе контрольных пластин, или пластин, вырезанных непосредственно из

сварного соединения.

Макроструктурное металлографическое исследование проводят невооружённым глазом, или с помощью лупы или увеличительного стекла. При таком методе контроля можно определить характер расположение видимых сварных дефектов.

При микроструктурном анализе исследуют структуру сварного шва и переходной зоны с помощью оптических приборов, дающих увеличение в 50-2000раз. Микроструктурное исследование позволяет определить наличие шлаковых включений в металле шва, обнаружить прожоги и несплавления, увидеть мельчайшие трещины и поры в металле и оценить величину зёрен металла.

Химический анализ сварного соединения

При проведении химического анализа устанавливают химический состав сварного шва, основного металла и электродов и определяют их соответствие установленным стандартам на изготовление сварного изделия. Химический анализ должен проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 122-75 , в котором оговорены методы отбора проб для химического и спектрального анализа.

Механические испытания сварного соединения

Для проведения механических испытаний чаще всего изготавливают специальные контрольные образцы из того же металла по той же технологии, что и сварное соединение. В некоторых случаях проводят испытания на образцах, вырезанных из сварного соединения.

При проведении механических испытаний определяют таких механические свойства и соединения, как предел прочности на растяжение, ударную вязкость, твёрдость и максимальный угол загиба и пластичность металла. Форма и размеры образцов, взятых для испытаний, должны соответствовать ГОСТ б996. Согласно этому стандарту, испытывают металл сварного шва, зону термического влияния и основной металл.

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ - https://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/kontrol-svarnyh-soedineniy/metody-nerazrushayushchego-kontrolya-svarki.php

64. 
    Классификация способов обработки материалов со снятием стружки.
    

Независимо от форм и программы (размера партии) подлежащих обработке заготовок существуют определенные закономерности технологических процессов обработки резанием. Как показано на рис. 1.2, исходную заготовку сначала обрабатывают начерно (обдирают). Когда необходимо, заготовка перед точной (окончательной) обработкой должна пройти промежуточную (не механическую) операцию. В таком случае за предварительной обработкой следует термообработка (улучшение, закалка, отпуск) и затем окончательная обработка. 

В соответствии с классификация технологических способов обработки детали заданной формы не зависит от их значения в промышленном и кустарном производствах (рис. 1.4).

Ри с.1.2. Последовательность обработки со снятием стружки



Рис. 1.3. Технологические оценочные критерии

ограничивающего признака при подразделении способов обработки было взято изменение материальной цельности. В соответствии с этим все способы обработки, приводящие к изменению формы и цельности материала, отнесены к понятию «разделение». Обработке со снятием стружки придается особое значение. Известны и другие подходы к системной классификации способов обработки . Принятая классификация, построенная с использованием названных критериев, оказалась целесообразной для идентификации способов обработки при составлении документации на них, а также при создании единой терминологии.

Классификатор способов обработки имеет деление на основные группы, группы и подгруппы. Разряды классификатора построенные по десятичной системе, соответствуют делению на

Р ис. 1.4. Подразделение способов обработки в том числе способов обработки резанием

группы. Различие между резанием инструментом с определенной и с неопределенной геометрией выявляется из определяемой геометрии режущего инструмента. Особое значение для дальнейшего деления способов обработки со снятием стружки в подгруппах имеет форма поверхности, которую должна получить обрабатываемая деталь, пли относительные перемещения инструмента и заготовки. Соответствующие данные о способах обработки со снятием стружки инструментом с определенной геометрией представлены в табл. 1.1, а инструментом с неопределенной геометрией— в табл. 1.2.

Дальнейшее деление способов обработки со снятием стружки можно произвести по следующим признакам: внутренняя и внешняя обработка; связь между направлениями движений резания и подачи; способ установки и закрепления заготовки; особенности режущего инструмента; применение вспомогательных материалов; температура в зоне резания; степень автоматизации; вид управления.

Та или другая особенность способа обработки, выраженная перечисленными признаками, отмечается дополнительным текстом. Определения, образованные таким путем, как, например, попутное и встречное фрезерование, бесцентровое наружное шлифование, глубокое сверление односторонним сверлом, точение с охлаждающей жидкостью и без охлаждающей жидкости, холодное и горячее (за готовка в нагретом состоянии) точение, могут быть без ограничений включены в описанную схему (см. рис. 1.4). Однако применяемые иногда определения способов обработки, учитывающие обрабатываемый материал, форму заготовки или материал режущей части инструмента не охватываются, так как не могут быть положены в основу дальнейших классификационных подразделений.

Для обработки резанием инструментом с определенной геометрией действительны следующие определения:

точение — это обработка с замкнутым (чаще всего кругообразным) движением резания и любым движением подачи в одной из плоскостей, перпендикулярных к направлению движения резания, ось, вокруг которой производится круговое движение резания, сохраняет свое положение относительно заготовки при различных направлениях движения подачи;

сверление — это обработка с замкнутым кругообразным движением резания, причем инструмент может совершать движение подачи только в направлении оси вращения; ось, вокруг которой производится движение резания, сохраняет свое положение относительно инструмента и заготовки независимо от направления движения подачи;

фрезерование — это обработка инструментом, которому сообщается вращательное движение резания и различные движения подачи; ось вращения движения резания сохраняет свое положение относительно инструмента независимо от направления движения подачи;

строгание и долбление — это обработка с шагообразными повторяющимися, чаще прямолинейными движения резания и шагообразным движением подачи в направлении, перпендикулярном к направлению резания;

протягивание — это обработка многозубым инструментом с прямолинейным, винтообразным или круговым движением резания; движение подачи реализуется за счет подъема (расположения уступами) режущих зубьев инструмента;

обработка пилой — это обработка резанием с круговым или прямолинейным движением резания, сообщаемым инструменту и любым движением подачи в плоскости, перпендикулярной к движению резания; этот вид обработки применяют для отрезки или прорезания шлицевых канавок в заготовках инструментом с большим числом зубьев и имеющим небольшую ширину резания;

опиливание — это обработка резанием с повторяющимся прямолинейным или круговым движением резания и малой толщиной стружки инструментом, имеющим зубья малой высоты и тесно следующих один за другим.

Для технологических способов обработки резанием инструментами с неопределенной геометрией резания действительны следующие определения:

шлифование — это обработка инструментом, имеющим множество режущих кромок, геометрическая неопределенность режущей части которых образуется большим числом зерен из природных или синтетических шлифовальных материалов; обработка проводится с высокой скоростью резания, снятие материала происходит часто при непостоянном соприкосновении между заготовкой и шлифовальным зерном;

хонингование — это обработка инструментом, имеющим много режущих кромок, геометрическая неопределенность режущей части которых образуется большим числом зерен из природных или синтетических шлифовальных материалов; снятие материала происходит при постоянном контакте между заготовкой и шлифовальным зерном;

притирка (доводка, полирование) — это обработка свободным зерном, находящимся в жидкости или пасте (притирочная смесь) и перемещающимся относительно заготовки с помощью притира, форма рабочей поверхности которого обычно аналогична форме обрабатываемой поверхности, по возможно нерегулярной траектории;

+обработка в галтовочном барабане — это резание, при котором заготовка и шлифовальные зерна или притирочная смесь, загруженные в резервуар, совершают произвольные относительные перемещения, при этом происходит процесс шлифования или притирки;

лучевая обработка — это обработка с помощью излучения, которое от источника энергии направляется на обрабатываемую поверхность

64. 
    Технология резания. Сущность процесса. Технологические параметры резания. Поверхности резания.
    

Обработка металлов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали.

Заготовками для деталей служат отливки, поковки и штамповки, сортовой прокат. Используются как черные так и цветные металлы.

Слой металла, удаляемый с заготовки при резании, называется припуском.

В зависимости от применяемого инструмента различают следующие виды обработки материалов резанием:

1. Лезвийная обработка (резцы, фрезы, сверла и др.)

2. Абразивная обработка (круги, бруски, пасты и др.)

3. В физико-химических средах (электролиты, плазма, луч лазера и др.).

Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся определенными физическими явлениями. Упрощенно процесс резания можно представить в виде следующей схемы (рис.1.). В начальный момент процесса резания движущийся резец под действием силы Р вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При дальнейшем движении резца упругие деформации, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические. В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние. В плоскости, перпендикулярной траектории движения резца, возникают нормальные напряжения  , а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца, - касательные напряжения  . Наибольшие касательные напряжения действуют у вершины резца А, уменьшаясь до нуля по мере удаления от нее. Нормальные напряжения  вначале действуют как растягивающие, а затем быстро уменьшаются и, переходя через нулевое значение, превращаются в напряжения сжатия.

Под действием нормальных и касательных напряжений срезаемый слой пластически деформируется. Рост пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям, т.е. к смещению частей кристаллов относительно друг друга. Это происходит, когда возникающие напряжения превосходят предел прочности обрабатываемого материала. Сдвиговые деформации происходят в зоне стружкообразования АВС, причем они начинаются в плоскости АВ и заканчиваются в плоскости АС – скалыванием элементарного объема металла и образованием стружки. Далее процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки и т.д.



К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движения резания, скорость подачи и глубина резания.

Скорость главного движения резания v (или скорость резания) определяется максимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скорость выражается в м/с.

Глубина резания t – толщина слоя металла, снимаемого за один проход. Вычисляется как расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями. При продольном точении цилиндрической поверхности

 , мм

где D – диаметр заготовки, d – диаметр обработанной поверхности

Подача S – это отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой заготовки или режущей кромки инструмента в направлении движения подачи, к соответствующему числу циклов или определенных долей цикла другого движения. Под циклом движения понимают полный оборот, ход или двойной ход режущего инструмента или заготовки.

При точении и сверлении размерность подачи [S_o] = мм/об;

При строгании, долблении: [S_2x] = мм/дв.ход или мм/ход;

При фрезеровании: [S_z] = мм/зуб, или [S_o] = мм/об

64. 
    Основные технологические операции: точение, сверление, строгание, фрезерование и др. Черновая и чистовая обработка материалов резанием.
    

Точение является основным способом обработки поверхностей тел вращения (см. рис. 31.3, а). Процесс резания осуществляется на токарных станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение) и перемещении резца (движение подачи). С помощью точения выполняют следующие операции:

• 
  • обтачивание — обработку наружных поверхностей;
  
• 
  • растачивание — обработку внутренних поверхностей;
  
• 
  • подрезание — обработку торцевых поверхностей;
  
• 
  • резку — разрезание заготовки на части;
  
• 
  • резьбонарезание — нарезание резьбы.
  

По технологическим возможностям точение условно подразделяется на черновое, получистовое, чистовое и тонкое. К черновому точению относят обдирку, отрезку и подрезку торцов заготовок. Обычно черновое точение используют для предварительной обработки заготовок за один проход. Чистовое многопроходное обтачивание и растачивание обеспечивают обработку по 8—10-му квали- тету и шероховатость поверхности v — v . 1 онкое точение позволяет при обтачивании получить 6—7-й квалитет и шероховатость т:

При точении параметры резания определяются скоростью резания г>, подачей s₀ и глубиной резания h.

Сверление является основным способом получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале заготовки (см. рис. 31.4, б). В качестве инструмента при сверлении используется сверло (см. рис. 31.3, в), имеющее две главные режущие кромки, переднюю кромку и две винтовые канавки, служащие для удаления стружки. Для сверления используются сверлильные и токарные станки. На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение резания и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна. При работе на токарных станках вращательное (главное) движение совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло.

Параметрами режима резания при сверлении являются скорость резания v (окружная скорость на периферии сверла) и подача s₀

Строгание применяется при обработке плоских и фасонных линейчатых поверхностей и различных канавок в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Главное движение при строгании — возвратно-поступательное прямолинейное, а движение подачи — шагообразное, направленное перпендикулярно главному движению (см. рис. 31.4, г).

Обработку выполняют на строгальных станках. На продольнострогальном станке главное движение осуществляет заготовка, а движение подачи — резец, на поперечно-строгальном станке главное движение совершает резец, а движение подачи — заготовка, закрепленная на столе станка.

Фрезерование является высокопроизводительным и широко распространенным методом обработки резанием наружных и внутренних фасонных поверхностей (см. рис. 31.4, в). Обработка ведется многолезвийным режущим инструментом — фрезой (см. рис. 31.3, б). Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы, а вспомогательным — поступательное перемещение заготовки. Каждый режущий зуб при вращении фрезы врезается в заготовку и осуществляет резание только в пределах определенного угла поворота фрезы, а затем вращается вхолостую до следующего врезания. Таким образом, особенностью процесса фрезерования является периодичность и прерывистость процесса резания каждым зубом фрезы, причем процесс врезания зуба сопровождается ударами.

По исполнению фрезы делятся на цилиндрические, когда зубья располагаются только на цилиндрической поверхности фрезы, и торцевые, у которых режущие зубья располагаются на торцевой и цилиндрической поверхностях фрезы. Соответственно, в зависимости от типа используемой фрезы фрезерование подразделяется на цилиндрическое и торцевое. При цилиндрическом фрезеровании работу резания выполняют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы, а при торцевом фрезеровании в работе резания участвуют как зубья на цилиндрической поверхности, так и зубья на торцевой поверхности фрезы. Фрезерование в обоих случаях делят на попутное либо встречное. Попутным называют фрезерование, когда направления главного движения резания и движения подачи совпадают, в противном случае фрезерование называют встречным. Попутное фрезерование снижает износ фрезы и шероховатость обработанной поверхности, поэтому оно предпочтительнее.

Обработку резанием условно разделяют на черновую и чистовую.

Черновая обработка производится с целью удаления излишнего припуска или дефектного поверхностного слоя материала, образующегося при получении заготовки методами литья, давления, сварки или после термообработки.

К чистовой обработке обычно относят лезвийную обработку, определяющую окончательные геометрические размеры, форму и качество обработанной поверхности (поверхностного слоя). При этом достижение желаемого результата зависит от припуска на обработку и его колебаний, жесткости и точности станка, технологических приспособлений, марки и геометрических параметров режущего инструмента, режима резания, а также применения смазочно-охлаждающих жидкостей (технологических сред).

64. 
    Инструменты для обработки резанием. Инструментальные материалы. Классификация, маркировка, свойства, область применения.
    

https://infopedia.su/4x9784.html

64. 
    Специальные способы обработки: электроискровая и электроимпульсная обработка, анодномеханическая обработка, ультразвуковая обработка, Электрохимические методы. Сущность. Основные схемы. Область применения.
    

Электроискровая обработка относится к группе электрофизических методов. К этой же группе относятся рассмотренные выше электромеханическая обработка, обработка с применением ультразвука, плазменной струей и др.

Сущность электроискровой обработки заключается в способности электрических искровых разрядов разрушать поверхности электродов. Обработка выполняется на установках, собранных по различным схемам. При выполнении операций, связанных со снятием определенного слоя металла, наиболее распространена конденсаторная установка

Обрабатываемая деталь может быть изготовлена из любого металла или сплава; материалом для инструмента могут служить латунь, медь, чугун, алюминий и его сплавы и др. Разрушение материала происходит в результате многочисленных искровых разрядов между инструментом и заготовкой, сосредоточенных на небольших участках. В процессе искрового разряда металл анода переходит в жидкое и газообразное состояния. В результате мгновенного расширения паров металла происходят микровзрывы и расплавленный металл сбрасывается с поверхности анода. Чтобы в процессе работы установки не было переноса металла с анода на катод (инструмент), обработка ведется в диэлектрической жидкости 3 (керосин, минеральное масло и пр.), поэтому частицы металла оседают на дно ванны 1. Инструмент вдоль оси подается автоматически от следящей системы 5, включенной в цепь генератора и подающей инструмент короткими импульсами.

При ремонте машин электроискровую обработку применяют для прошивки отверстий в особо твердых металлах, удаления сломанных метчиков, сверл, шпилек, болтов и других деталей, вырезания прорезей сложной формы.

Электроискровой метод используют также для наращивания и упрочнения поверхностей деталей. Электрод 2, получающий от вибратора возвратно-поступательное движение, периодически замыкает и размыкает вторичную цепь, касаясь детали. В процессе разряда составляющие электрода переносятся на деталь, диффундируют, образуя слой определенной толщины с необходимыми физико-механическими свойствами. Электроискровым наращиванием можно получить слой до 0,5 мм из стали, твердого сплава, алюминия и др. В результате электроискровой обработки усталостная прочность деталей снижается на 10...20% вследствие ухудшения шероховатости поверхности и возникновения растягивающих напряжений.

Анодно-механическая обработка относится к группе электрохимических методов. Она основана на анодном растворении металла и удалении продуктов электрохимической реакции с обрабатываемой поверхности. При анодно-механической обработке используется перемещение инструмента 1 (рис. 3.64) относительно обрабатываемой детали 3 с подачей электролита 2 (раствор жидкого стекла). В качестве инструмента применяют металлический диск, металлическую ленту или проволоку. В процессе обработки на поверхности заготовки образуется токонепроводящая пленка кремнекислоты, которая удаляется движущимся инструментом в местах соприкосновения

64. 
    Понятие о твердости. Методы определения твердости (Бринелль, Роквелл, Виккерс и др.)
    

Твёрдостью материала
называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твёрдого тела. Для определения твёрдости в поверхность материала с определённой силой вдавливается тело (индентор), выполненное в виде стального шарика, алмазного конуса, пирамиды или иглы. По размерам получаемого на поверхности отпечатка судят о твёрдости материала. В зависимости от способа измерения твёрдости материала, количественно её характеризуют числом твёрдости по Бринелю (НВ), Роквеллу (HRC) или Виккерсу (HV)

Измерение твердости по Бринеллю

 Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра D под действием заданной нагрузки P в течение определенного времени (Рис. 1). В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка). Число твердости по Бринеллю, обозначаемое HB, представляет собой отношение нагрузки P к площади поверхности сферического отпечатка F и измеряется в кгс/мм² или МПа:

 (2)

Площадь шарового сегмента составит:

, мм² (3)

где D –диаметр шарика, (мм);

h – глубина отпечатка, (мм).

Так как глубину отпечатка измерить трудно, а проще измерить диаметр отпечатка d, выражают h через диаметр шарика D и отпечатка d:

, (мм) (4)

Тогда  , (мм² ) (5)

Число твердости по Бринеллю определяется по формуле:

, (кгс/мм² ) (6)

Для перевода твердости по Бринеллю в единицы СИ необходимо умножить число твердости в кгс/мм² на 9,81, т.е. HB=9,81*HB (МПа).

Для получения сопоставимых результатов при определении твердости HB шариками различного диаметра необходимо соблюдать условие подобия.

При измерении твердости по методу бринелля необходимо выполнять следующие условия:

- образцы с твердостью выше HB 450 кгс/мм² (4500 МПа) испытывать запрещается;

- поверхность образца должна быть плоской и очищенной от окалины и других посторонних веществ;

- диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D£d£0,6D;

- образцы должны иметь толщину не менее 10 – кратной глубины отпечатка (или менее диаметра шарика);

- расстояние между центрами соседних отпечатков и между центром отпечатка и краем образца должны быть не менее 4d.

Измерение твердости по ВиккерсУ

При испытании на твердость по методу Виккерса в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом при вершине a=136⁰ (Рис. 1.1). После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка d₁ . Число твердости по Виккерсу HV подсчитывается как отношение нагрузки З к площади поверхности пирамидального отпечатка М:



Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм² ) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой принимают для сталей 10 – 15 с, а для цветных металлов – 30 с.

Преимущества метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материаллы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.

Измерение твердости по Роквеллу

 При этом методе индентором является алмазный конус или стальной закаленный шарик. В отличие от измерений по методу Бринелля твердость определяют по глубине отпечатка, а не по его площади. Глубина отпечатка измеряется в самом процессе вдавливания, что значительно упрощает испытания. Нагрузка прилагается последовательно в две стадии (ГОСТ 9013-59): сначала предварительная, обычно равная 10 кгс (для устранения влияния упругой деформации и различной степени шероховатости), а затем основная 

После приложения предварительной нагрузки индикатор, измеряющий глубину отпечатка, устанавливается на нуль. Когда отпечаток получен приложением окончательной нагрузки, основную нагрузку снимают и измеряют остаточную глубину проникновения наконечника t.

Твердость измеряют на приборе Роквелла (Рис. 4), в нижней части станции которого установлен столик 5. В верхней части станции индикатор 3, масляный регулятор 2 и шток 4, в котором устанавливается наконечник с алмазным конусом (имеющим угол при вершине 120⁰ и радиус закругления 0,2 мм) или стальным шариком диаметром 1,588 мм. Индикатор 3 представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки – большая (указатель твердости) и маленькая – для контроля величины предварительного нагружения, сообщаемого вращением маховика 6. Столик с установленным на нем образцом для измерений поднимают вращением маховика до тех пор, пока малая стрелка не окажется против красной точки на шкале. Это означает, что наконечник вдавливается в образец под предварительной нагрузкой, равной 10 кгс.

После этого поворачивают шкалу индикатора (круг циферблата) до совпадения цифры 0 на черной шкале с большой стрелкой. Затем включают основную нагрузку, определяемую грузом 1, и после остановки стрелки считывают значение твердости по Роквеллу, представляющее собой цифру. Столик с образцом опускают, вращая маховик против часовой стрелки.

Твердомер Роквелла измеряет разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок. Каждое давление (единица шкалы) индикатора соответствует глубине вдавливания 2 мкм. Однако условное число твердости по Роквеллу (HR) представляет собой не указанную глубину вдавливания t, а величину 100 – t по черной шкале при измерении конусом и величину 130 – t по красной шкале при измерении шариком.

Числа твердости по Роквеллу не имеют размерности и того физического смысла, который имеют числа твердости по Бринеллю, однако можно найти соотношение между ними с помощью специальных таблиц.

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

- алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 65 HRC). Таким образом определяют твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

- алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала;

- стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по красной шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки и поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика.

Твердость следует измерять не менее 3 раз на одном образце, усредняя полученные результаты.

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.

64. 
    Пластичность и прочность материалов. Определение показателей прочности и пластичности при испытаниях на растяжение. Диаграмма растяжения.
    

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению и образованию остаточных деформаций

Пластичность – способность материала получать остаточные деформации. Механические свойства материалов характеризуются рядом величин, называемых механическими характеристиками.

Для испытания на растяжение используют специально изготовленные образцы (рис. 11), основной особенностью которых является наличие усиленных мест захвата и плавного перехода к сравнительно узкой ослабленной рабочей части. Начальную расчетную длину /₀ образца принимают обычно раз в 10 большей диаметра d.

Испытания на растяжение и сжатие проводят на специальных машинах, где усилие создают либо при помощи груза, действующего на образец через систему рычагов (рычажная машина), либо при помощи гидравлического давления, передаваемого на поршень (гидравлическая машина). Современные испытательные машины обычно снабжены прибором для автоматической записи диаграммы растяжения - сжатия. Это дает возможность сразу после испытаний получить вычерченную в определенном масштабе кривую F = / (At), которую называют диаграммой растяжения образца.



Рис. 12. Диаграмма растяжения образца

На рис. 12 показан примерный вид диаграммы растяжения, полученной при испытании образца из малоуглеродистой стали. На диаграмме точка 0 соответствует началу растяжения образца. В начальной стадии испытания (до точки А с ординатой F„₄) зависимость между силой и удлинением линейна, т. е. справедлив закон Гука. При растягивающей силе F_y (т. В), почти не отличающейся от F_m, в образце возникают первые остаточные деформации. При некотором значении растягивающей силы F_T наблюдается рост удлинения образца без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью металла. Соответствующий участок диаграммы (почти горизонтальная линия) называется площадкой текучести.

В этой стадии деформации полированная поверхность образца становится матовой и на ней можно обнаружить сетку линий, наклоненных к оси образца под углом примерно 45°. Это так называемые линии Людерса - Чернова, представляющие собой следы сдвигов частиц материала. Направление указанных линий соответствует площадкам, на которых при растяжении образца возникают наибольшие касательные напряжения.

По окончании стадии текучести материал вновь начинает сопротивляться деформации (т. L), здесь связь между силой и удлинением нелинейна: удлинение растет быстрее нагрузки. Этот участок диаграммы называют зоной упрочнения. При силе, примерно равной F_max, на образце появляется местное утонь- шение - шейка (т. С), в результате сопротивление образца падает и его разрыв (т. D) происходит при силе, меньшей F_max.

Пользоваться построенной диаграммой растяжения образца неудобно, так как она существенно зависит от размера поперечного сечения образца и длины выбранной измерительной базы /₀. Для того чтобы исключить влияние этих факторов, диаграмму Д/ = /(F) перестраивают: все ординаты делят на начальную площадь поперечного сечения А_а, а все абсциссы - на начальную расчетную длину /_а. В результате получают так называемую условную диаграмму растяжения материала <т=/(г) (рис. 13). Данную диаграмму называют условной, так как напряжения и деформации отнесены к начальным площади и длине образца.