Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Какие из известных вам свойств следует принимать во внимание при назначении материалов для изготовления метчиков? Приведите марку материала и режимы термической обработки.

Свойства метчика: теплостойкость, износостойкость, ударная вязкость, усталостная прочность, твердость, скорость резания, свойства обрабатываемого материала.

Технические требования: Марка быстрорежущей стали для изготовления рабочей части метчика выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала, состояния поверхностного слоя отверстия заготовки и технологических требований на операцию резьбонарезания (шероховатость поверхности, точность и т.д.).

Для нарезания резьбы в углеродистых сталях обычного качества, конструкционных углеродистых качественных сталях, низколегированных сталях, цветных металлах, сплавах и пластмассах рекомендуется быстрорежущая сталь марки Р6М5.

Для нарезания резьбы в высоколегированных, трудно-обрабатываемых, жаропрочных, коррозионностойких сталях и сплавах рекомендуется быстрорежущая сталь марки Р6М5К5 (основная), а также стали Р9М4КВ, Р9К1С.

Машинно-ручные метчики диаметром от 1 до 2,5 мм допускается изготавливать из углеродистой стали марок У11А и У12А.

Прямые хвостовики сварных машинно-ручных и гаечных метчиков должны изготавливаться из стали марки 45 или 40Х; для повышения износостойкости и прочности изогнутые хвостовики сварных гаечных метчиков изготавливаются из стали марки У7.

2 Технологический процесс термообработки метчиков из стали У12А в автоматическом агрегате

1. Нагрев до 300-400^o С в газовой шахтной печи.

2. Нагрев до 780-820^o С в соляной ванне.

3. Охлаждение в щелочной ванне при 150-200^o С.

4. Охлаждение сжатым воздухом.

5. Промывка в горячей (не ниже 70^o С) проточной поде.

6. Отпуск при 180-200^o С в соляной ванне.

7. Двухкратная промывка в горячей (не ниже 70^o С) проточной воде.

8. Пассивирование в водном растворе NaNO₂ (2-3%) и Na₂CO₃ (0,3%) при температуре не ниже 70^o С.

9. Просушивание воздухом при 160-180^o С.

3 Какими видами термообработки можно понизить твёрдость и улучшить обрабатываемость заготовки после нормализации из стали Р6М5? Каковы должны быть температура нагрева и режимы охлаждения (см. диаграмму состояния железо-цементит)?

Для снижения твердости, улучшения обработки резанием и подготовки структуры стали к закалке быстрорежущую сталь Р6М5 подвергают отжигу при 860-880 С

4 Какие из перечисленных ниже структурных составляющих могут содержаться в сером чугуне - феррит, перлит, ледебурит, графит, цементит?

Серый чугун на ферритной основе содержит две структурные составляющие - графит и феррит

Серый чугун на феррито-перлитной основе содержит три структурные составляющие - графит, феррит и перлит

5 Какие из приведённых ниже соединений, участвующих в металлургическом процессе выплавки стали, способствуют удалению серы: CaO, MgO, TiO₂, MnO?

Сера обладает большой поверхностной активностью, поэтому процесс десульфурации осуществляется главным образом на поверхности раздела металл - шлак. Для термодинамического анализа металлической ванны может быть принята следующая схематическая реакция:

(CaO) + [ FeS ] > (CaS) + (FeO)

6 Какие из представленных химических элементов можно было бы использовать в металлургических процессах для раскисления (удаления FeO) из стали: алюминий, марганец, медь, кремний, титан, хром, никель?

Раскисление металлов, процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и др. сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для Р. м. применяют элементы (или их сплавы, например ферросплавы), характеризующиеся большим сродством к кислороду, чем основной металл. Так, сталь раскисляют алюминием, который образует весьма прочный окисел Al₂O₃, выделяющийся в жидком металле в виде отдельной твёрдой фазы.

7 Выберите марку литейного сплава для изготовления отливки гирь весовых

Серый литейный чугун СЧ15

8 Оцените литейные свойства выбранного сплава

На долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80 % общего производства чугунных отливок. Серые чугуны обладают высокими литейными качествами (жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме и др.).

9 Выберите способ литья

Получение металлических изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в литейную форму. Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой материал, затвердевая при охлаждении, приобретает конфигурацию и размеры нужного изделия. Литейная форма земляная.

10 Оцените технологичность процесса получения отливки

Процесс образования отливки схематично можно описать так:

1. Выполнение чертежа детали.

2. На копии чертежа детали технологами выполняется чертёж отливки, где отражаются припуски на механическую обработку, дополнительные технологические элементы, связанные с особенностями литейного производства (каналы для выхода газов, литники).

В КБ обычно все чертежи деталей из специальных заготовок обязательно проходят технологический контроль у специалистов, поэтому многое закладывается в чертеже ещё конструктором: фиксируются литейные уклоны (не всегда и не полностью), скругления, класс отливки.

Чертёж отливки содержит сетку размеров, полностью её определяющих.

3. По чертежу отливки создаётся её модель, имеющая размеры, равные размерам заготовки при температуре разлива металла.

Деревянные модели обычно состоят из склеенных между собой частей.

Модели используются при формовке: образуют полости. заливаемые впоследствии жидким металлом.

В качестве формовочного материала применяются земляные смеси.

Пустоты в отливках образуются за счёт подвешивания в опоках на проволоке песчаных стержней, разрушаемых в порошок после остывания отливки, который высыпается через отверстия в ней.

Опокой называется специальный ящик с формовочной землёй. Опок может быть две и более, устанавливаются они по вертикали (друг на друга).

4. Перед заливкой форма разнимается, модель вынимается, устанавливаются стержни, две части опоки соединяются вновь.

5. Производится заливка металла.

6. После остывания форма разрушается или разнимается и полученная отливка освобождается от стержней, очищается пескоструем, с неё обрубаются технологические элементы отливки и удаляется облой - наросты металла в местах разъёма формы.

Указание класса точности отливки определяет углы литейных уклонов и допуски на выполнение размеров отливки.

11 Предложите пути уменьшения максимального веса массы отливки

При отливке гирь весовых максимальный вес отливки должен быть максимально приближен эталонному весу гири но не превышать его. Для этого в отливках гирь оставляют полости. Которые затем заполняются подгоночным материалом.

Подгоночный материал для гирь II разряда и 2-го и 3-го классов должен быть такой же плотности, как и материал гири. Для остальных гирь в качестве подгоночного материала следует применять стружку черных металлов и техническую дробь из чугуна и стали (ГОСТ 11964 - 81Е). Материал, применяемый для заполнения подгоночных полостей гирь, должен быть очищен от посторонних примесей и просушен.

Отверстие подгоночной полости у гирь III и IV разрядов и 3-го класса следует плотно закрывать резьбовой пробкой, а у гирь 4...6-го классов - гладкой цилиндрической. Пробка, закрывающая подгоночную полость гирь III и IV разрядов и гирь 3...6-го классов, кроме чугунных, должна быть изготовлена из того же материала, что и гиря. Для чугунных гирь пробка должна быть стальная. Допускается делать пробки для гирь 4...6-го классов из латуни, алюминия или алюминиевого сплава.

12 Выберите способ обработки металлов давлением (ОМД) для производства машиностроительного профиля квадрат 20х20 массой 100 кг.

Прокат стальной горячекатаный квадратный

метчик металл сталь отливка обработка

13 Назначьте режимы предварительной термической обработки заготовки

Прокатка при начальных температурах: стали 1000-1300° С

14 Оцените уровень механических свойств металла машиностроительного профиля

Механические свойства металлов характеризуются: 1) пределом прочности в кг/мм2; 2) относительным удлинением в %; 3) ударной вязкостью в кгм/см2; 4) твердостью; 5) углом загиба. Перечисленные основные свойства металлов определяются следующими испытаниями: 1) на растяжение; 2) на загиб; 3) на твердость; 4) на удар. Все эти испытания производятся на образцах металла при помощи специальных машин.

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 1. ГОСТ 2591-88

Таблица 1

Ударная вязкость сортового и фасонного проката категорий 3, 4, 5 из стали марок Ст3пс, Ст3сп, а также категории 3 из стали марок Ст4пс, Ст4сп должна соответствовать приведенной в табл. 2.

Таблица 2

Примечания:

1. Знак «--» означает, что испытание не проводится.

2. Определение ударной вязкости проката круглого сечения проводят, начиная с диаметра 1,2 мм, квадратного, начиная со стороны квадрата 11 мм, фасонного -- с толщин, из которых могут быть вырезаны образцы типов 1 и 3 по ГОСТ 9454--78.

3. При испытании проката на ударную вязкость допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в таблице.

15 Выберите марку материала для изготовления инструмента

Валки прокатные из чугуна СПХН-60

Химический состав

16 Предложите пути повышения качества машиностроительного профиля и снижения себестоимости его изготовления

Надежность и долговечность валков являются решающими факторами, определяющими качество продукции, производительность и экономическую эффективность станов горячей прокатки. Производство валков у изготовителя должно быть экономически эффективным. Для изготовления валков необходимо использовать материалы, имеющие невысокую стоимость, но при этом износостойкость материала валка должна удовлетворять требованиям заказчика.

Валки сортовых станов работают в весьма сложных силовых, температурных и скоростных условиях, при воздействии коррозионной охлаждающей среды. Стойкость валков определяется величиной их износа, под которым понимают интенсивность контактной повреждаемости (износа) их поверхностных слоев. В связи с износом калибров становится необходимой периодическая переточка валков, включающая восстановление части поверхности и конфигурации калибров. После определенного количества переточек валки становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации вследствие существенного изменения размеров.

Значительное количество валков при эксплуатации претерпевают аварийные разрушения вследствие развития в отдельных сечениях глубоких усталостных трещин. Первопричиной такого разрушения являются разгарные трещины на рабочих поверхностях калибров, обусловленные термической усталостью. Разгарные трещины образуют сравнительно регулярную сетку прямоугольных ячеек со сторонами, направленными поперек или вдоль оси валка. Трещины проникают на глубину до 5...6 мм, что превышает глубину съема металла при периодических переточках. При изгибающих нагрузках возникают более глубокие поперечные трещины усталости различной конфигурации. Концентратор разрушения, как правило, находится на поверхности валка. Это либо кольцевая трещина, либо остатки разгарных трещин при многоочаговом разрушении, вдавленная окалина, следы механической обработки (подрезы). Причиной многоочагового разрушения может являться неоднородная микроструктура, связанная с разной прочностью структурных составляющих, повышенной загрязненностью поверхностных слоев неметаллическими включениями. Причиной образования кольцевой трещины являются термические напряжения, образовавшиеся при прокатке.

Усталостный излом располагается перпендикулярно к направлению действия нормальных растягивающих напряжений. Разрушение при эксплуатации валков происходит по бочке или на участке перехода от бочки к шейке, во втором случае - под действием высоких касательных напряжений, обусловленных «перегрузом» и связанных с торможением полосы. В условиях циклического кручения поверхность излома от действия касательных напряжений расположена перпендикулярно или параллельно оси скручивания, а от действия нормальных напряжений - под углом 45°. При усталостном разрушении рост трещины идет замедленно, с образованием линий сброса.

Внутренние металлургические дефекты в литых изделиях: плены, рыхлоты, раковины, шлаковые включения могут не оказывать существенного влияния на термоусталостное разрушение, если место их расположения не совпадает с местами наибольших температурных перепадов и наибольшей концентрации деформации. В прокатных валках наибольшие сжимающие нагрузки концентрируются в поверхностном слое валка, а наибольшие растягивающие напряжения возникают на половине радиуса бочки валка.

Разрушение усталостного характера проходит как по телу зерен, так и по их границам. На характер разрушения оказывает влияние способ выплавки и внепечной обработки металла. От них зависит чистота границ зерен металла от неметаллических включений, структура пограничных выделений. Коррозийная усталость материала валка связана с действием воды - охладителя валков в процессе прокатки, а также пара. При этом повышение температуры воды, пара, а также давления способствуют развитию процессов коррозии. Металлургические способы повышения коррозийной стойкости материала заключаются, прежде всего, в повышении чистоты материала по вредным примесям, применении легирования материала валка хромом, никелем, молибденом.

При прокатке наряду с термической, коррозийной усталостью в материале валка может проявляться деформационное старение. Поэтому на прокатных станах ограничивают длительность прокатки, проводят операции отдыха валка с вылеживанием при комнатной или при повышенных температурах. Перевалка валков и указанные выше операции являются вспомогательными и экономически невыгодными для прокатного производства.

К деформационному старению склонны не только деформированные, но и литейные сплавы. Однако опыт эксплуатации валков горячей прокатки в Европе, Японии показал, что литой материал валка менее склонен к усталостным явлениям и показывает более высокую стойкость при эксплуатации. Чугунные валки сортовых станов работают в клетях с температурой подката ~ 700°С. Изменение структуры чугуна валков при многократных нагревах зависят от его состава, исходного состояния, скорости и температуры нагрева и охлаждения, характера среды. Таким образом, в процессе эксплуатации в валках происходит не только износ рабочей поверхности, но и изменение структуры за счет процессов нагрева-охлаждения и холодного наклепа. При этом перлититная металлическая основа является более прочной, феррит должен быть обязательно легирован кремнием (или кремний должен содержаться на верхнем допустимом по ТУ пределе). Кроме того, помимо изнашивания возможны поломки валков. Наиболее вероятны усталостные изломы в переходе от бочки к шейке, которые происходят вследствие ошибок в конструкции, коррозии, грубой шероховатости или слишком больших усилий прокатки.

17 Выберете способ сварки стыкового соединения из стали 10, толщиной 12 мм, длиной 32 м.

Автоматическая дуговая сварка.

Схема:

18 Выберете сварочные материалы для выполнения стыкового соединения

Порошковая проволока для сварки ППс-ТМВ3

19 Определите режимы сварки

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

20 Выберете марку инструментального материала для изготовления металлорежущего инструмента для скорости резания до 2 м/с.

Твердый сплав ВК8

21 Опишите структуру и свойства выбранного инструментального материала

Вольфрамокобальтовые сплавы состоят из карбида вольфрама (карбид - химическое соединение металла с углеродом, обладающее весьма высокой твердостью) и кобальта, служащего связкой. Сплав обозначается двумя буквами - ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта в процентах. Так, например, ВК8 означает вольфрамокобальтовый сплав с содержанием кобальта 8 % и карбида вольфрама - 92 %. Чем больше в сплаве кобальта, тем он мягче и прочнее. Сплавы вольфрамокобальтовой группы предназначены в основном для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.

22 Предложите способы повышения износостойкости инструмента из выбранного материала

Для повышения прочности пластинок из твердого сплава применяют плакирование их защитными пленками. Широко применяют износостойкие покрытия из карбидов титана нанесенные на поверхность твердосплавных в виде тонкого слоя толщиной 5-10 мм. При этом на поверхности твердосплавных пластин образуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой твердостью, износостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах. Стойкость твердосплавных пластин с покрытием в среднем в 1,5-3 раза выше стойкости обычных пластин, скорость резания ими может быть увеличена на 25-80%. В тяжелых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивание и сколы у обычных пластин, эффективность пластин с покрытием снижается.

Размещено на Allbest.ru