Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Дефектология в машиностроении» для студентов направления (стр. 1 из 4)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой ММС,
академик РАН
_____________ В.Е. Панин
“____”________2007 г.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ МЕТАЛЛОВ
Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу
«Дефектология в машиностроении» для студентов направления
150600 – Материаловедение и технология новых материалов
Томск 2007
УДК 669.621.785; 620.22
Определение теплоемкости металлов: Методическое указание по выполнению лабораторных работ по курсу «Дефектология в машиностроении» для студентов направления 150600 – Материаловедение и технологии новых материалов. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 11 с.
Составитель: доц., канд. техн. наук Е.В.Беликов
Рецензент:
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры ММС “___”_________2007 г.
Зав. кафедрой ММС
академик РАН _____________ В.Е. Панин
©Томский политехнический университет
Лабораторная работа №1
Изучение коллекции образцов конструкционных сталей с дефектами различного происхождения
Цель работы
1. Изучить заводскую коллекцию образцов инструментальных и конструкционных сталей с дефектами металлургического и технологического происхождения.
2. Разделить коллекцию образцов по 2-м категориям дефектов: металльные (металлургического происхождения) и технологические.
3. Ознакомиться с заводской методикой обнаружения поверхностного обезуглероживания (стали ШХ15) при нагреве под закалку в печах с защитной атмосферой.
Общая часть
При металлургическом переделе металла на металлургических заводах и особенно при производстве калиброванного проката часто возникают условия для формирования “скрытых” дефектов в металле, которые могут быть выявлены только специальными методами и при тщательном и трудоемком анализе специально отобранных образцов. Это, так называемые дефекты металлургического или металльного происхождения.
Как правило, они выявляются при выполнении отдельных технологических операций уже на машиностроительных заводах и часто могут восприниматься уже как дефекты технологические, особенно когда они вскрываются при операциях связанных с нагревом и охлаждением на машиностроительных заводах. Речь идет об операциях горячей штамповки в кузнечном производстве и закалке, нормализации и других операциях в термическом производстве. Определить в таких случаях причину возникновения дефекта и операцию на которой он возникает бывает весьма затруднительно. Тем не менее, специалисты в области материаловедения и особенно - металловедения способны решать такие задачи, используя современные методы исследования и операционного контроля качества материалов.
Выполнение работы
Каждый студент последовательно осматривает все образцы коллекции, наиболее интересные с точки зрения проявления дефекта, зарисовывает их в рабочую тетрадь. Тщательно описывает и его происхождение и указывает возможную причину его возникновения.
Затем, каждый студент готовит по предложенной методике объект (образец) для исследования и определения глубины обезуглероженного слоя. Для этого используются специально подготовленный микроскоп и набор образцов со следами обезуглероживания.
В условиях завода “обезуглероживание” поверхности деталей довольно частый случай возникновения технологического дефекта. Он появляется при нагреве деталей в защитной атмосфере под закалку в электропечи типа ОКБ 134 (СИЗ 4.45.6/9), что является основной технологической операцией при термической обработке деталей подшипников.
Оформление отчета
В отчете указывают и описывают основные причины формирования дефектов различного происхождения. Приводят зарисовки некоторых из них: не менее 5% и указывают тип.
Подробно описывают работу нагревательной печи с защитной атмосферой. Указывают состав атмосферы, которая считается оптимальной, затем указывают причины по которым атмосфера перестает быть защитной. Затем приводят рисунок структуры образца со следами обезуглероженного слоя. Указывают его ориентировочную толщину, поясняют почему этот дефект приводит к забраковыванию изделия.
В конце отчета делают выводы по проведенной работе.
Список литературы
1. Раузин Я. Р. Термическая обработка хромистой стали. М.: Маш-ие, 1978.- 240 с.
2. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Маш-ие, 1980.- 760 с.
3. Жук Н. П. Курс коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.- 472 с.
4. Заводская нормаль по контролю на дефекты нагрева изделий при термообработке. М.: ВНИИПП, 1988.
Лабораторная работа № 2
Определение твердости стальных поковок с помощью
коэрцетиметра АСМ.МС-40
Цель работы
Изучить принцип работы и технологию процесса измерения твердости поковок и проката из инструментальных и конструкционных сталей с помощью промышленного коэрцетиметра.
Общая часть
Большинство машиностроительных заводов использует ковочно-штамповочные процессы для массового производства однотипных деталей. Результатом таких операций (ковка, штамповка) являются заготовки, которые после соответствующей термической обработки должны иметь строго определенную структуру и твердость. Так как дальнейшая механическая обработка (резание) производится на полуавтоматах или автоматах, которым задан фиксированный режим резания и отклонения по твердости заготовок приводят к поломкам автоматических станков резания.
Известно, что такой процесс измерения твердости очень трудоемок, малопроизводителен и не может быть стопроцентным.
В настоящей работе изучается менее трудоёмкий процесс замера твердости кованных заготовок с помощью коэрцетиметра. В этом приборе используется зависимость коэрцетивной силы от внутреннего строения кованной и отожженной стали, т. е. используется принцип структуроскопии, когда о твердости можно судить по структуре стали. Между структурой стали и её механическими характеристиками имеется линейная зависимость, и это делает коэрцетиметрический способ измерения твердости стали вполне приемлемым для практических целей.
Принцип действия коэрцетиметра
В основу действия прибора положены явления магнитного взаимодействия металлов с электромагнитными полями. Как известно ферромагнитные материалы при этом намагничиваются, но не все одинаково. Величина напряженности Н1 остаточного магнитного поля в деталях зависит от многих факторов, но при всех одинаковых параметрах процесса намагничивания остаточная намагниченность будет зависеть и от структурного состояния материала. При намагничивании однотипных деталей одинаковым полем неодинаковая намагниченность будет наблюдаться только у деталей с разной металлографической структурой.
Этот принцип и положен в основу изучаемого прибора - коэрцетиметра.
Из курса физики известно, что коэрцетивная сила - это напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания, предварительно намагниченного изделия. Таким образом, остаточная намагниченность будет неодинаковой у одинаковых деталей, когда их структура неодинакова и для полного их размагничивания потребуется разная коэрцетивная сила. Величину коэрцетивной силы можно обнаружить с помощью контрольно- измерительных приборов.
Особенности новой модели прибора – коэрцетиметра типа АСМ.МС-40 (ВНИИПП г. Минск)
В современной практике контроля качества термообработки деталей подшипников используется новая разработка прибора именуемая анализатор структуры металла АСМ.МС-40. Эта модель включает в состав прибора следующие узлы и блоки существенно повышающие качество работы прибора.
Прибор может использоваться для контроля и сортировки деталей по структуре и марке стали на любой стадии технологического процесса. При этом используются связь между показаниями прибора и физико-механическими свойствами, структурой и химическим составом стали.
Функциональная схема прибора АСМ. МС-40
 |
Как видно из схемы анализатор структуры металла содержит импульсные электромагниты, феррозонд, источник питания, устройство размагничивания, блок управления и регистратор, который отмечает момент снятия остаточной намагниченности детали или образца. Регистратор функционально связан с регулятором границ, т.е. с установкой минимальных и максимальных пределов внутри которых изделие считается пригодным для использования.
Основу прибора составляет феррозонд – это устройство служит для обнаружения и замера параметров остаточного намагничивания или величины магнитного потока при намагничивании и размагничивании стальных изделий. В настоящей лабораторной работе он является измерителем остаточного намагничивания и коэрцетивной силы.
Определение коэрцетивной силы как меры механических характеристик исследуемого материала
Принципиально процесс сводится к следующему:
а) на первом этапе исследуемый объект намагничивается путем пропускания через катушки электромагнита импульсов тока, создающих в изделии определенную остаточную намагниченность, величина которой контролируется замыкающим феррозондом;
б) затем проводится второй этап исследования – этап размагничивания путем пропускания по катушкам электромагнита тока обратной полярности по отношению к последнему импульсу тока намагничивания;