Проектирование урока теоретического обучения в ПУ (стр. 7 из 8)
а) В Ст 2 - г) 65 Г - ж) Г 13 -
б) А 20 - д) 12Х2Н4А -
в)30 - е) ШХ 20 СГ -
Эталон ответа:
а) В Ст 2 - сталь конструкционная, углеродистая обыкновенного качества, с гарантированными химическим составом и механическими свойствами группа В, 2-й категории, спокойная.
б) А 20 - сталь конструкционная, автоматная, содержание углерода 0,2%, с повышенным содержанием серы и фосфора.
в) 30 - сталь конструкционная, углеродистая, качественная, с содержанием углерода 0,3%, спокойная.
г) 65 Г - сталь конструкционная, углеродистая рессорно-пружинная с содержанием углерода 0,65%, с повышенным содержанием марганца.
д) 12Х2Н4А - сталь конструкционная, легированная, высококачественная, с содержанием углерода 0,12%, хрома 2%, никеля 4%.
е) ШХ 20 СГ - сталь конструкционная, шарикоподшипниковая, со средней массовой долей хрома 2%, кремния и марганца до 1,5%, с содержанием углерода около 1%.
ж) Г 13 - сталь конструкционная, высокомарганцовистая с содержанием углерода около 1% и содержанием марганца 13%.
4. Сообщение темы и целей урока.
ΙΙΙ. Объяснение нового учебного материала (30 мин).
1. Области применения и свойства инструментальных сталей.
Инструменты:
- Режущие (ножницы, напильники, резцы, свёрла)
- Для обработки давлением (матрицы с пунсонами, прокатные валки)
- Измерительный (линейки, штангенциркули)
В процессе эксплуатации материалы инструментов испытывают высокое давление, повышенное напряжение, истирание отсюда служебные свойства инструментальных материалов: высокая твёрдость для обеспечения износостойкости, высокая прочность при сохранении высокой вязкости для предотвращения выкрашивания рабочих кромок и сохранения формы инструмента, теплостойкость (способность материала сохранять высокую твёрдость при нагреве).
Технологические свойства: обрабатываемость резанием, давлением, прессуемость, жидкотекучесть, высокие закаливаемость и прокаливаемость и небольшие изменения размеров и формы при закалке.
Содержание углерода высокое.
2. Классификация инструментальных сталей их характеристика и особенности термической обработки.
Инструментальные стали делятся на четыре категории:
1) углеродистые; 2) легированные: а) низколегированные, б) высоколегированные (быстрорежущие) (схема 1) [6, с. 411].
Схема 1
Маркировка: У - обозначает что сталь углеродистая, цифра после У, например 8 - будет означать содержание углерода в десятых долях процента. А - сталь высококачественная (У8А).
Углеродистые инструментальные стали содержат 0,9 - 1,3% С. Для изготовления инструментов применяются качественные стали У10А, У11А, У12А. После термической обработки стали (HRC 60-62) имеют красностойкость 200 - 2500С. Выше этой температуры твёрдость стали резко уменьшается, и инструменты не могут выполнять работу резания. Стали имеют ограниченное применение, так как допустимые скорости резания не превышают 15-18 м/мин. Из них изготавливают метчики, плашки, ножовочные полотна [7, с. 277].
Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей зависят главным образом от содержания углерода [6, с. 413].
Рассмотрим термическую обработку стали У8А при изготовлении из неё кернера.
В данной стали содержится 0,8 % С, она является эвтектоидной её расположение на диаграмме железо-цементит показано на рис.2.
Рис. 2. Расположение стали У8А на диаграмме железо - цементит
Температура закалки эвтектоидной стали У8А на 30 - 500С выше критической точки Ас1, охлаждение будем проводить в воде.
Далее проведём высокотемпературный отпуск с нагревом до температур в интервале 500 - 6500С. Его мы выполняем с целью получения структуры сорбита отпуска (Сотп.) твёрдость которого 20 - 30 HRC, а также снижения внутренних напряжений и получения максимальной вязкости.
Полученная нами твёрдость не устраивает нас, поэтому дальше мы проведём поверхностную закалку токами высокой частоты (ТВЧ).
Температура нагрева будет составлять 760 - 7700С, охлаждение будем проводить в воде. Время нагрева должно быть небольшим, поскольку диаметр кернера невелик.
Далее проведём низкотемпературный отпуск с нагревом до температур в интервале 150 - 2000С. Его мы выполняем с целью получения структуры мартенсита отпуска (Мотп) твёрдость которого 64 HRC, присутствуют внутренние напряжения.
Таким образом, мы получили сердцевину структура, которой Сотп, твердость в пределах 20 - 30 HRC и максимальная вязкость, которая будет способствовать сопротивлению ударной нагрузке. Поверхность же нашего изделия имеет структуру Мотп твердость, которого 64 HRC, это будет способствовать проникновению кернера в материал заготовки.
Схему термической обработки стали У8А представим на рис. 3.
Рис. 3
Структуру стали, после термообработки представим на рис. 4, где
а - структура сердцевины (Сотп.), б - структура поверхности (Мотп).
Рис. 4
Легированные инструментальные стали - это углеродистые инструментальные стали, легированные различными элементами (Х - хром, В - вольфрам, Ф - ванадий, Г - марганец, С - кремний, и др.) [7, с. 277].
Содержание углерода в них от 0,6 до 1%.
В зависимости от химического состава легированные инструментальные стали подразделяются на 2 группы:
1. Низколегированные.
2. Высоколегированные (быстрорежущие)
Низколегированные инструментальные стали содержат не более 5% легирующих элементов, по структуре относятся к заэвтектоидному классу.
Маркировка: принцип маркировки похож на маркировку конструкционных сталей, но содержание углерода указывается в десятых долях процента, если цифра, обозначающая содержание углерода отсутствует то содержание его около 1%. Если отсутствует цифра, обозначающая количество легирующего элемента, то его там до 1%.
После термообработки (HRC 62-64) имеют красностойкость 250 - 3000С. Низколегированные стали по сравнению углеродистыми имеют повышенную вязкость в закалённом состоянии, более высокую прокаливаемость, меньшую склонность к деформациям и появлению трещин при закалке. Допустимые скорости резания 15 - 25 м/мин. Применяются для изготовления протяжек, свёрл, метчиков, плашек, развёрток (9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС и др.) [7, с. 277].
Высоколегированные стали маркируются: они обозначаются русской буквой «Р», цифра после которой показывает содержание вольфрама в стали. Содержание хрома во всех быстрорежущих сталях составляет около 4% и в марке не указывается. Не указываются также ванадий при его содержании до 2% и углерод при содержании 0,7 - 0,9% [1, с. 214].
Высоколегированные (быстрорежущие) стали содержат 8,5 - 19% W, 3,8 - 4,4% Cr, 2 - 10% Со и V. Для изготовления режущих инструментов используют стали Р9, Р12, Р18, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4 и др. Режущий инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (HRC 62-65) имеет красностойкость 600 - 6300С и обладает повышенной износостойкостью, может работать со скоростями резания до 80 м/мин.
ΙV. Закрепление нового материала (7 мин):
1. Зависимость применения инструментальных сталей от их свойств.
2. Особенности каждого вида рассмотренных сталей.
3. Зависимость свойств от термической обработки, их изменение.
4. Пояснение процесса термической обработки.
Сделать вывод.
V. Самостоятельная работа (33 мин).
1. Работа учащихся с карточками заданий:
Вариант №1
1) Расшифровать данные в задании марки инструментальных сталей.
а) У8А -
б) 9ХС -
в) Р6М5 -
Эталон ответа:
а) У8А - углеродистая инструментальная сталь, с содержанием углерода 0,8%, высококачественная.
б) 9ХС - низколегированная инструментальная сталь, с содержанием углерода 0,9%, содержание хрома и кремния до 1%.
в) Р6М5 - быстрорежущая сталь, с содержанием вольфрама 6% и молибдена 5%.
2) Установить соответствие детали и марки стали, из которой она изготавливается.
1. Зубило 1. У8
2. Пуансоны 2. Х
3. Нож для резки бумаги 3. У7
4. Напильник 4. 85ХФ
Эталон ответа:
1. Зубило (У7)
2. Пуансоны (У8)
3. Нож для резки бумаги (85ХФ)
4. Напильник (Х)
Вариант №2
1) Расшифровать данные в задании марки инструментальных сталей.
а) У12 -
б) 8ХФ -
в) Р18 -
Эталон ответа:
а) У12 - углеродистая инструментальная сталь, с содержанием углерода 1,2%.
б) 8ХФ - низколегированная инструментальная сталь, с содержанием углерода 0,8%, содержание хрома и ванадия до 1%.
в) Р18 - быстрорежущая сталь, с содержанием вольфрама 18%.
2) Установить соответствие детали и марки стали, из которой она изготавливается.
1. Напильник 1. Р6М5
2. Штамп для холодной штамповки 2. Х
3. Резцы 3. Р9
4. Ножовка по металлу 4. ХГ
Эталон ответа:
1. Напильник (Х)
2. Штамп для холодной штамповки (ХГ)
3. Резцы (Р6М5)
4. Ножовка по металлу (Р9)
VΙ. Подведение итогов, выдача домашнего задания (2 мин).
§3. Рекомендации преподавателям
План-конспект урока был составлен на основе проекта технологии обучения, где были выделены этапы уроков по каждому из которых, были определены учебные цели, учебные элементы, мотивация, учебно-познавательная деятельность учащихся, методы и средства обучения, предполагаемый уровень усвоения знаний учащихся.
Проект технологии составлен в форме таблицы, что позволяет проследить все составляющие при реализации конкретных учебных целей.
При проведении урока следует учитывать время, отведённое на каждый его этап, оценивать способности учащихся и вносить коррективы в проведение урока, просмотреть наличие учебно-материального оснащения урока, чётко понимать в какой момент времени необходимо представить плакаты, фото, карточки заданий.