Классификация материалов по функциональному назначению
Контрольная работа
по дисциплине:
Материаловедение.
Технология конструкционных материалов
Чита 2010
Содержание
Классификация материалов по функциональному назначению
Схема устройства дуговой электросталеплавильной печи
Процесс плавки стали на углеродистой шихте и основные преимущества электрических печей перед другимиплавильными агрегатами
Технико-экономические показатели работы дуговых печей и пути их повышения
Схема центробежного литья на машинах с вертикальной осью вращения
Сущность и особенности этого способа литья, достоинства, недостатки и области его применения
Сущность процессов упругой и пластической деформации с точки зрения кристаллического строения металлов
Определение пластичности и влияние на нее химического состава, структуры, температуры нагрева скорости и степени деформации
Схема ацетиленокислородного пламени и его строение
Особенности сварки меди
Схемы отделочных методов обработки поверхностей (притирка, полирование, обработка абразивными лентами, абразивно-жидкостная обработка, хонингование, суперфиниширование
Список используемой литературы
Классификация материалов по функциональному назначению
Материаловедение изучает состав, структуру, свойства и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Любой компонент конструкций или сооружений подвергается нагрузкам, как со стороны других компонентов, так и со стороны внешней среды.
Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы. Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (стеклопластики).
Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.
Техника создания материалов положена в основу классификации по структуре.
Металлические материалы подразделяются на группы в соответствии с тем компонентом, который лежит в их основе. Материалы черной металлургии: сталь, чугуны, ферросплавы, сплавы, в которых основной компонент – железо. Материалы цветной металлургии: алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово.
Основу современной техники составляют металлы и металлические сплавы. Сегодня металлы являются самым универсальным по применению классом материалов. Для того чтобы повысить качество и надежность изделий, требуются новые материалы. Для решения этих проблем применяются композиционные, полимерные, порошковые материалы.
Металлы – вещества, которые обладают ковкостью, блеском, электропроводностью и теплопроводностью. В технике все металлические материалы называют металлами и делят на две группы.
Простые металлы – металлы, которые имеют небольшое количествопримесей других металлов
Сложные металлы – металлы, которые представляют сочетания простого металлакак основы с другими элементами.
Три четверти всех элементов в периодической системе являются металлами.
Рис. 1. Схема дуговой электрической плавильной печи
Печь загружают при снятом своде. Механизмом 11 печь может наклоняться в сторону загрузочного окна и летки. Емкость дуговых электропечей 0,5–400 т. В металлургических цехах обычно используют дуговые электропечи с основной футеровкой, а в литейных цехах – с кислой.
Рис. 5. Схема строения нормального ацетилено-кислородного пламени и график распределения температуры по его длине
Эта часть пламени состоит из смеси кислорода и раскаленных продуктов разложения ацетилена и кислорода (самая яркая часть пламени).
В восстановительной зоне происходит выделение тепла в основном за счет окисления раскаленных частиц углерода в окись углерода. Наивысшая температура в этой зоне (до 3150°С) создается на расстоянии 3-5 мм от конца ядра пламени; эта зона имеет характерное синеватое свечение.
Находящиеся в восстановительной зоне продукты горения ацетилена СО и Н2 нагревают и расплавляют металл; они также могут восстанавливать окислы, в том числе образующиеся при сварке окислы железа.
В окислительной зоне при избытке кислорода воздуха СО догорает в СО2 и Н2 в Н2ОпаР. Эта часть пламени имеет желтоватую окраску с красным оттенком. Газообразные продукты этой зоны обладают окислительной способностью. Однако они препятствуют контакту расплавленного металла с воздухом.
Особенности сварки меди
Сварка меди и медных сплавов, благодаря ее физическим свойствам, имеет ряд специфических особенностей, отличных от технологии сварки железа и его сплавов. В меди встречаются примеси: кислород, висмут, свинец, сера, фосфор, сурьма и мышьяк, — которые в значительной степени ухудшают условия сварки.
Наиболее опасен висмут, так как образует хрупкие соединения и легкоплавкие эвтектики (271°), располагающиеся по границам зерен. Кроме того, при нагревании выше 400° медь с кислородом образует окись CuO и закись Cu2O меди. Последняя образует с медью хрупкую эвтектику с температурой плавления 1065°. При остывании металла шва эвтектика кристаллизуется в последнюю очередь, располагаясь по границам зерен и делая тем самым сплав хрупким. При наличии водорода закись меди вступает с ним в реакцию, образуя пары воды: Cu2O + H2= H2O + 2Cu. Пары воды не растворимы в меди и при нагревании создают давление в металле, вызывая в нем трещины. Это явление носит название водородной болезни.
Медь сваривают газовой, дуговой и контактной сваркой. В последнее время начинают применять аргоно-дуговую сварку. При газовой сварке меди в зависимости от толщины свариваемых деталей применяют следующие присадочные прутки:
1) из чистой электролитической меди (99,9%) для изделий толщиной до 1—2 мм;
2) с содержанием 0,2% фосфора для изделий толщиной 3—10 мм;
3) с содержанием 0,2% фосфора и от 0,15 до 0,30 % кремния для изделий толщиной свыше 10 мм.
Однако наличие примесей фосфора резко снижает теплопроводность металла шва, что для ответственных конструкций, работающих в условиях высоких температур, приводит к местному перегреву шва и как следствие к образованию трещин.
Рис. 6. Схемы полирования поверхностей
Полировальные круги изготавливают из войлока, фетра, кожи, капрона и других материалов. Процесс полирования выполняют на больших скоростях (до 50 м/c). Заготовка прижимается к кругу с усилием Р (рис. 4.26, б) и совершает движения подачи Dsпр и Dsкр в соответствии с профилем обрабатываемой поверхности.
В процессе полирования не исправляются погрешности формы, а также местные дефекты предыдущей обработки.
Абразивно-жидкостная отделка
Отделка фасонных поверхностей обычными методами вызывает большие технологические трудности. Абразивно-жидкостная отделка позволяет решить задачу сравнительно просто. На обрабатываемуюповерхность,имеющуюследыпредшествующей обработки, подается струя антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами абразивного порошка (рис. 7, а). Водно-абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микронеровности, выполняя работу полирования. Содержание абразивного порошка в суспензии составляет 30-35 %.
При жидкостном полировании обрабатываемая заготовка 3 сложного профиля перемещается в камере 4 так, чтобы все ее участки подверглись полированию (рис. 7, б).
Рис. 7. Схема абразивно-жидкостной отделки
Абразивная суспензия 1, помещенная в баке 2, подается насосом 6 в рабочую камеру 4 через твердосплавное сопло 5. Отработанная суспензия поступает обратно в бак 2 и может быть использована многократно.
Жидкостное полирование не повышает точность размеров и формы, а только уменьшает шероховатость поверхности.
Притирка
Поверхности деталей машин, обработанные на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров. Эти отклонения могут быть устранены притиркой (доводкой). Притиркой достигаются наивысшая точность и наименьшая шероховатость поверхности.
Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы. На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью. Материал притиров должен быть мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряются (рис. 8, а) в поверхность притира 2 и удерживаются ею, но так, что при движении D относительно заготовки 1 каждое абразивное зерно может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент.
Рис. 8. Схемы притирки
Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются.
Для обработки наружной цилиндрической поверхности (рис. 8, б) применяют притир 2 в виде втулки, имеющей ряд прорезей, необходимых для его полного прилегания к обрабатываемой поверхности под действием силы Р. Притиру сообщают возвратно-вращательное движение D1 и возвратно-поступательное движение D2. Возможно также равномерное вращательное движение заготовки 1 и одновременное движение D2. Аналогичные движения выполняются при притирке отверстий (рис. 8, в), однако притир должен равномерно разжиматься под действием силы Р. Приведенные схемы притирки осуществляются на притирочных станках.
Хонингование
Хонингование применяют для получения отверстий высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки для удержания на стенках отверстия смазочного материала при работе машины, например, двигателя внутреннего сгорания.
Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне), являющейся режущим инструментом. Инструмент вращается (D1) и одновременно перемещается возвратно-поступательно (D2) вдоль оси обрабатываемого отверстия (рис. 9, а). Сочетание движений приводит к тому, что на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол q пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей движений D1 и D2.
Рис. 9. Схема хонингования
Крайнее нижнее 1 и верхнее 2 положения абразивных брусков (рис. 9, б), указанные на развертке внутренней цилиндрической поверхности, устанавливают так, что создается перебег n. Перебег необходим для того, чтобы образующие отверстия были прямолинейными даже при неравномерном износе брусков. Абразивные бруски постоянно контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как они раздвигаются в радиальных направлениях механическими, гидравлическими и другими устройствами.
Хонингованием исправляют такие отклонения от правильной геометрической формы, как овальность, конусность и другие, если эти отклонения не превышают 0,2 мм. Отклонения расположения оси отверстия этим методом не исправляются
Суперфиниширование
Отделку поверхностей суперфинишированием выполняют для уменьшения шероховатости, оставшейся от предыдущей обработки. При этом меняется высота
и вид микровыступов, а обработанная поверхность приобретает сетчатый рельеф. Суперфинишированием обрабатывают плоские, цилиндрические, конические, сферические поверхности заготовок.
Обработка ведется абразивными брусками, которые устанавливают в специальной головке. Для суперфиниширования характерно колебательное движение брусков одновременно с движением заготовки. Резание производится при давлении брусков 3-5 МПа с применением смазочного материала малой вязкости.
Рис. 10. Схема суперфиниширования
При обработке цилиндрической поверхности (рис. 10, а) сетка микронеровностей создается сочетанием вращательного движения D1 заготовки, возвратно-поступательного ее перемещения Dsпр и колебательного движения D2 брусков вдоль оси заготовки. Движение D2 ускоряет съем металла и улучшает однородность поверхности.
Важную роль играет смазочно-охлаждающая жидкость. Масляная пленкапокрывает обрабатываемую поверхность, но наиболее крупные выступы (рис. 10, б) прорывают ее и в первую очередь срезаются бруском. По мере обработки давление бруска снижается, так как все больше число выступов прорывает масляную пленку, и, наконец, наступает такой момент (рис. 10, в), когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится сплошной. Создаются условия для жидкостного трения. Процесс отделки автоматически прекращается.
Суперфиниширование не устраняет отклонения формы, полученные во время предшествующей обработки (волнистость, конусность, овальность и др.).
Список используемой литературы
Вишневецкий Ю.Т. Материаловедение для технических колледжей./ М.,Высшее образование;2008г. – 467с.
Чередниченко В.С. Материаловедение. Технология конструкционных материалов/ СПб.,Омега-Л;2008г. – 346с.
Дальский А.М. технология конструкционных материалов./А.М. Дальский и др..-М.: Машиностроение; 2005. – 592с.
Лахтин Ю.М.,. – Материаловедение./Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. -М.: Машиностроение; 1990. – 528с.
КнорозовБ.В., Технология металлов./Б.В. Кнорозов – М.: Металлургия; 1978. 300с.
Контрольная работа
по дисциплине:
Материаловедение.
Технология конструкционных материалов
Чита 2010
Содержание
Классификация материалов по функциональному назначению
Схема устройства дуговой электросталеплавильной печи
Процесс плавки стали на углеродистой шихте и основные преимущества электрических печей перед другимиплавильными агрегатами
Технико-экономические показатели работы дуговых печей и пути их повышения
Схема центробежного литья на машинах с вертикальной осью вращения
Сущность и особенности этого способа литья, достоинства, недостатки и области его применения
Сущность процессов упругой и пластической деформации с точки зрения кристаллического строения металлов
Определение пластичности и влияние на нее химического состава, структуры, температуры нагрева скорости и степени деформации
Схема ацетиленокислородного пламени и его строение
Особенности сварки меди
Схемы отделочных методов обработки поверхностей (притирка, полирование, обработка абразивными лентами, абразивно-жидкостная обработка, хонингование, суперфиниширование
Список используемой литературы
Классификация материалов по функциональному назначению
Материаловедение изучает состав, структуру, свойства и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Любой компонент конструкций или сооружений подвергается нагрузкам, как со стороны других компонентов, так и со стороны внешней среды.
Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы. Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (стеклопластики).
Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.
Техника создания материалов положена в основу классификации по структуре.
Металлические материалы подразделяются на группы в соответствии с тем компонентом, который лежит в их основе. Материалы черной металлургии: сталь, чугуны, ферросплавы, сплавы, в которых основной компонент – железо. Материалы цветной металлургии: алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово.
Основу современной техники составляют металлы и металлические сплавы. Сегодня металлы являются самым универсальным по применению классом материалов. Для того чтобы повысить качество и надежность изделий, требуются новые материалы. Для решения этих проблем применяются композиционные, полимерные, порошковые материалы.
Металлы – вещества, которые обладают ковкостью, блеском, электропроводностью и теплопроводностью. В технике все металлические материалы называют металлами и делят на две группы.
Простые металлы – металлы, которые имеют небольшое количествопримесей других металлов
Сложные металлы – металлы, которые представляют сочетания простого металлакак основы с другими элементами.
Три четверти всех элементов в периодической системе являются металлами.