Системы технологий (стр. 14 из 29)
Поскольку начальная длина образца (10) при испытаниях на растяжение увеличивается до 1К, — =ст - относительное удлинение, %.
По нему оценивают пластичность образца.
Показателем пластичности является и относительное укорочение материала при сжатии:
где ппппк- начальные и конечные высоты образца.
Твердостью называют способность металла, сплава сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого вещества. Твердость изменяют по Бринеллю в НБ (вдавливанием в образцы закаленного стального шарика); Роквеллу в HRC, HRA (алмазным конусом); Виккерсу в HV (алмазной пирамидой).
Если действующую на образец силу устранить и в нем не обнаруживается остаточная деформация, то такую деформацию называют упругой деформацией. Важной характеристикой упругих свойств металлов является модуль упругости, который рассматривают как меру прочности связей между атомами в твердом теле. Модуль упругости (£) кристаллических тел зависит от расстояния между атомами в соответствующих направлениях кристаллической решетки.
Практическое значение имеет изменение структуры, свойств металлов, сплавов в процессе пластической деформации. При горячей деформации добиваются, чтобы расположение волокон в металле совпадало с направлением основных усилий при работе. Упрочнение металла при холодной пластической деформации называют наклепом. Наклеп сопровождается изменением коррозионной стойкости, ростом электросопротивления. Вместе с тем при холодной деформации беспорядочно ориентированные кристаллы поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации, что и обеспечивает высокую прочность.
6.2 Примеры выполнения заданий
Пример 1. Используя диаграмму состояния сурьма-свинег (рис. 2), определить количественное соотношение фаз при температуре в точке d.
Решение. Зависимость между числом равновесных фаз системы (Ф), числом компонентов (К), числом степеней свободы (С) выражается правилом фаз Гиббса.
Рис. 2. Диаграмма состояния сурьма-свинец
Числом степеней свободы (вариантностью системы) называют число внешних (температура) и внутренних (концентрация) факторов равновесия системы, которые можно изменять в определенных пределах, не изменяя числа равновесных фаз.
Сплав сурьмы-свинца, соответствующий точке d, содержит 54% сурьмы. Кристаллизация сплава идет с изменением температуры. Каждому значению температуры соответствует определенная концентрация жидкой фазы, то есть:
С = КЧ1-Ф = 2 + 1-2 = 1.
Получили число степеней свободы 1. Это значит, что произвольно может меняться температура. Если для данного сплава произвольно выбрать концентрацию жидкой фазы, то ей будет соответствовать определенная температура. Такая система одновариантна.
При кристаллизации эвтектического сплава по правилу фаз Гиббса получаем:
Кристаллизация идет при постоянной температуре и постоянной концентрации равновесных фаз. Система безвариантна.
Для нахождения количественного соотношения фаз при температуре точки d через эту точку проводят горизонталь до пересечения с линиями диаграммы состояния. Количества равновесных фаз относятся как отрезки, примыкающие к противоположным фазам.
Количество жидкой (твердой) фазы так относится к количеству всего сплава, как отрезок, прилегающий к твердой (жидкой) фазе относится ко всему отрезку, соединяющему равновесные фазы:
Пример 2. На фрезерных станках устанавливают универсальные делительные головки моделей УДГ-100, УДГ-135, УДГ-160. Числа 100,135,160 показывают высоту центров головок над поверхностью стола (мм) либо наибольший радиус заготовки, которую устанавливают для обработки. Все УДГ характеризуются величиной N*= 40, которая равна числу оборотов рукоятки для поворота шпинделя на один оборот.
С помощью УДГ заготовку можно разделить на определенное число частей при нарезке шестерен, червяков, шлицевых пазов.
На делительных головках УДГ-135, УДГ-160 установлены диски с круговой градусной шкалой, что обеспечивает поворот заготовки на требуемый угол с точностью 1°.
Необходимо разделить заготовку валика для фрезерования 9 шлицев. Определить, на сколько отверстий нужно повернуть шпиндель делительной головки.
Решение. Из трех рядов чисел отверстий, имеющихся в диске УДГ-160, а именно 24, 30, 36, на 9 делится только 36. Тогда число отверстий равно:
Угол поворота шпинделя составит:
Пример 3. Требуется нарезать шестерню с 24 зубьями. Определить, на сколько градусов необходимо повернуть шпиндель с заготовкой.
Пример 4, Необходимо нарезать с помощью УДГ-135 (N = 40) шестерню с 27 зубьями. Установить, на сколько оборотов нужно повернуть рукоятку.
Решение. На делительных дисках УДГ-135 есть 16 рядов отверстий со следующим количеством отверстий в ряду: 16,17,19, 21,23, 29, 30, 31, 33, 37, 39,41,43,47,49, 54.
Число оборотов рукоятки (и ) связано с характеристикой N и числом частей (Z) соотношением:
Однако на диске нет ряда с 27 отверстиями, тогда берут ряд с 54 отверстиями, получаем соотношение 126/54. Это значит, что для фрезерования нужно повернуть рукоятку на один оборот и еще на 26 оборотов в ряду с 54 отверстиями.
Пример 5. Определить основное время сварки двух деталей, если длина сварочного шва 5 см; плотность стали 7,85 г/см3; ток сварки 45 А; площадь поперечного сечения сварочного шва 5 см2; коэффициент направленности электродов 7 г/А-ч.
Решение. Основное время сварки деталей рассчитывает по выражению:
где F - площадь поперечного сечения сварочного шва, см2; L - длина сварочного шва, см; / - ток сварки, А; Кн - коэффициент направленности электродов, г/А-ч.
Для электродов с тонкой меловой обмазкой Кн = 7 - 8 г/А-ч; с толстым покрытием Кн = 8 - 14 г/А-ч; при автоматической сварке Кн = 12 - 18 г/А-ч.
Если сварочный шов вертикальный, то основное время увеличивают на 25%, а если горизонтальный - на 30%, потолочный - на 60%.
6.3 Контрольные вопросы к практическим занятиям
1. Из скольких фаз состоит система вода-лед, если в воде присутствуют три кусочка льда?
2. Охарактеризовать высокотемпературные процессы в черной металлургии. В чем сущность доменного процесса?
3. Каковы технико-экономические показатели работы доменной печи?
4. Что такое чугун, сталь? Каковы принципы их классификации?
5. В чем сущность процесса выплавки стали в кислородных конвертерах?
6. Охарактеризовать процесс производства стали в мартеновских печах. В чем преимущества и недостатки этого метода?
7. В каких случаях применяют выплавку стали в электрических печах? В чем сущность метода выплавки в дуговых и индукционных печах?
8. Какие используют внедоменные способы выплавки стали? В чем сущность методов?
9. Каковы способы разливки стали? Когда их применяют?
10.Охарактеризовать высокотемпературные способы выплавки меди.
11.Дать характеристику литья. В чем сущность процесса литья в песчано-глинистые формы?
12.Какова технология литья в металлические формы (кокили)?
13.В чем сущность метода литья под давлением?
14.В каких случаях применяют метод литья в оболочковые формы? Какова сущность этого метода?
15.Охарактеризовать машиностроение, его структуру и влияние на технический прогресс.
16.Дать определение понятий «изделие», «деталь», «сборочная единица», «механизм», «машина».
17.Каковы стадии технологического процесса машиностроительного предприятия? Описать основные качества машин, их значение в процессе работы этих машин.
18.Охарактеризовать назначение и сущность прокатки.
19.Что такое волочение и прессование? В каких случаях их используют?
20.Стальная проволока для тросов производится методом холодной вытяжки. Чем объяснить высокую прочность тросов?
21. Какова технология ковки? Какие машины применяют для ковки?
22. Разновидностью какого метода является штамповка? Какие существуют виды штамповки?
23.Охарактеризовать процесс безоблойной штамповки. Какие существуют разновидности этого метода?
24. Что такое электрическая контактная сварка? Какие виды и технология этой сварки?
25. Разновидностью какой сварки является точечная сварка? В чем сущность процесса такой сварки?
26. Какие разработаны специальные методы сварки? Какова технология этих методов?
27. В чем сущность процесса сварки плавлением? Какова технология электродуговой сварки?
28. В каких случаях используют атомно-водородную сварку? Какова сущность метода?
29.Охарактеризовать электрошлаковую сварку, в каких случаях ее используют?
30.В чем сущность огневой резки металлов? Виды огневой резки.
31.Какова технология пайки? Когда применяют метод пайки металлов?
7. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
7.1 Характеристика и закономерности электрохимических
процессов
Электрохимические процессы основаны на непосредственном переходе электрической энергии в химическую без промежуточного превращения энергии в теплоту.
Широкое распространение электрохимические процессы получили после изобретения динамомашины в 1870 г. Сначала возникли заводы для рафинирования, а затем по производству продуктов электролиза.