Контрольная работа по "Металловедению"

Свойства при повышенных и пониженных температурах. При повышенных температурах сопротивление ковкого чугуна упругим и пластическим деформациям понижается. Несколько уменьшается и пластичность при кратковременных испытаниях.

Характерной особенностью поведения чугуна при высоких температурах является его рост, связанный с необратимым увеличением объема. Этот рост особенно увеличивается при термоциклировании — периодическом нагреве и охлаждении. Причинами роста чугуна являются графитизация при нагреве и выделение растворенного углерода на новых центрах графитизации при охлаждении, а также проникновение кислорода во внутрь изделия, приводящее к окислению металлической матрицы чугуна особенно по границам включений графита или по границам зерен. Рост весьма велик, когда имеет место неодновременное превращение в различных слоях металла при частых колебаниях температуры. Это приводит к объемным изменениям, создающим сжимающие и растягивающие напряжения, обусловливающие возникновение микротрещин. Микротрещины сами увеличивают объем чугуна и служат добавочными каналами для окисления металлической основы агрессивными газами.

Ковкий чугун имеет меньшую склонность к росту в сравнении с серым чугуном в связи с изолированностью в металлической основе компактных графитовых включений. Мала склонность к росту в области субкритических температур и у перлитного ковкого чугуна, имеющего низкое содержание кремния, а, следовательно, меньшую склонность к графитизации. Ковкий чугун при субкритических температурах имеет в 2—3 раза большую ростоустойчивость, чем обычный серый чугун. При высоких надкритических температурах, когда мала сопротивляемость металлической основы окислению и велико растворение графита, процессы роста протекают в ковком чугуне так же интенсивно, как и в обычном сером чугуне. Таким образом, отливки из ковкого чугуна могут работать в течение продолжительного срока лишь при таких температурах, при которых процессы окисления не имеют большого развития.

Увеличение температуры испытания выше 400— 450° С вызывает интенсивное падение прочности. В атмосфере водяного пара, являющегося интенсивным окислителем, допустимая температура работы отливок из ковкого чугуна должна быть понижена до 300° С. При этом необходимо учитывать, что ферритный ковкий чугун хуже сопротивляется окислению, чем перлитный.

Длительная прочность ковкого чугуна при 300—400° С невелика и резко понижается при дальнейшем повышении температуры. Форма кривой ползучести и ее скорость зависят от структуры чугуна, температуры и величины напряжений.

Области применения. Ковкий чугун как конструкционный материал широко применяют в различных отраслях машиностроения благодаря высоким физико-механическим свойствам отливок, несложной и стабильной технологии их производства и более низкой стоимости по сравнению с отливками из стали, поковками и штамповками. Основным потребителем отливок из ковкого чугуна является автомобиле и тракторостроение, сельхозмашиностроение и другие отрасли промышленности.

На машиностроительных заводах производят в основном ферритный ковкий чугун, и в крайне незначительном количестве перлитный, хотя последний и обладает высокий прочностью, износостойкостью, хорошо работает в условиях повышенных температур, обладает высокой усталостной прочностью, хорошо гасит вибрации и т. д.

Из перлитного ковкого чугуна можно изготовлять такие детали, как коленчатые и распределительные валы, поршни дизельных двигателей, коромысла клапанов, детали сцепления и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

195. Опишите технологию сварки в углекислом газе, оборудование, материалы и область применения.

Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. При высокой температуре сварочной дуги углекислый газ отчасти диссоциируется на окись углерода и кислород 2С02↔2СО + O2. В следствие чего зона дуги образует смесь из 3-х различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода. Из-за этого температура дуги не везде однородна, неоднороден и состав газовой смеси в зоне дуги. В основной части, где температура дуги большая, углекислый газ диссоциируется практически полностью. В области, примыкающей к сварочной ванне, число углекислого газа доминирует над суммарным числом кислорода и окиси углерода. Все эти 3 компонента газовой смеси защищают металл от влияния воздуха, но и в то же время дают окислительный процесс как при переходе капель электродной проволоки в сварочную ванну, так и на поверхности:

Последовательность и насыщенность окислительных элементов зависят от их химического сходства к кислороду. Сначала происходит окислительный процесс с кремнием, так как имеется наибольшее сходство с кислородом, чем с другими элементами. Окислительный процесс с марганцем делается значительно сильнее, чем окислительный процесс с железом и углеродом.

В следствие чего, нейтрализация окислительного потенциала углекислого газа происходит с введением в присадочную проволоку избыточного кремния и марганца. В этом случае погашаются реакции окисления железа и образования окиси углерода, но сохраняются защитные функции углекислого газа в отношении атмосферы воздуха.

Качество наплавленного металла зависит от процентного содержания кремния и марганца в сварочной проволоке (при условии наличия необходимого количества углекислого газа). Хорошее качество наплавленного металла при сварке углеродистых сталей гарантируется тогда, когда в составе проволоки соотношение Мn к Si составит Мn/Si = 1,5/2. Организовавшиеся окислительные процессы кремния и марганца не растворяются в  жидком металле,  а  вступают во   взаимодействие друг с другом, образовывая легкоплавкое объединение, которое в  виде  шлака  всплывает  на  поверхность  сварочной   ванны.

Техника и режимы сварки. Прихватку деталей из углеродистых сталей под сварку в углекислом газе осуществляют либо электродами типа Э42 или Э42А, либо полуавтоматической сваркой в углекислом газе. Прихватку деталей из легированных сталей выполняют электродами соответствующего назначения.

Поверхность свариваемых кромок перед прихваткой и сваркой тщательно зачищают от грязи, ржавчины, масла, окалины и шлака. При сборке выдерживают одинаковые зазоры, которые в стыковых соединениях не должны превышать 1,5 мм. Смещение свариваемых кромок относительно друг друга не должно превышать 1 мм для толщин 4—10 мм и 10 % толщины для толщин более 10 мм. 

Сварку в углекислом газе выполняют во всех пространственных положениях, вертикальные и потолочные швы выполняют на малых токах и проволокой небольшого диаметра.

Параметрами режима сварки в углекислом газе являются род и полярность тока, диаметр электродной проволоки, величина сварочного тока, напряжение дуги, расход углекислого газа, вылет и наклон электродной проволоки по отношению к свариваемому изделию.

При сварке применяют постоянный ток обратной полярности. Величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины металла и положения шва в пространстве.

Материалы и оборудование.

Углекислый газ имеет некоторые свойства:

• при увеличении давления превращается в жидкость;
• при остывании без давления образуется твердое состояние — сухой      лед;
• сухой лед при увеличении температуры переходит прямо в газ, проходя жидкое состояние.

Для сварки используют углекислоту по ГОСТу 8050 — 76, поставляемую в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при 0°С и 760 мм рт. ст. образуется 506,8 л газа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, что составляет 12,67 м3 газа. Вредными примесями в углекислом газе являются азот и влага.

Влага испаряется из газа осушителем, который наполняется силикагелем, алюминием или медным купоросом, которые перед заправкой в осушитель надо прокаливать при температуре 250 —300°С в течение 2 — 2,5 ч.

Рекомендуется также для уменьшения влажности углекислого газа баллон с углекислотой устанавливать вентилем вниз и 2 раза через каждые 15 — 20 мин после опрокидывания баллона спускать воду. Проволока для сваривания используется в зависимости от марки, свариваемой стали. Для сваривания в углекислом газе используют некоторые полуавтоматы, такие как: ПШП-10, А-547, А-537, сварочную головку ТСГ-7 для сварки труб и другое оборудование.

Полуавтомат ПШП-10 используют для дуговой сварки углеродистых нержавеющих и жаропрочных сталей, алюминиевых сплавов и других металлов плавящимся электродом в среде защитных газов. Полуавтомат позволяет выполнять сварку постоянным током. В его набор входят катушка с кронштейном и шкаф с электроаппаратурой. Полуавтомат А-547 используют для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8—1,0 мм. Полуавтомат А-537 используют для сварки электродной проволокой диаметром 1,6 — 2 мм. Сварочная головка типа ТСГ-7 применяется для сварки в защитных газах, расплавляющимся колеблющимся электродом поворотных стыков труб из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей без подкладных колец.

 

 

 

 

 

243.  Нарисуйте кинематическую схему главного движения токарно-винторезного станка модели 1К62 и определите по ней минимальную частоту вращения шпинделя.

Станок универсальный токарно-винторезный модели 1К62 применяют для выполнения самых различных токарных работ. Существуют разные виды резьбы:

• метрическая;
• дюймовая;
• модульная,
• питчевая;
• архимедовая спираль с шагом 3/8", 7/16"; 8; 10 и 12 мм.

Эксплуатируются по ГОСТу 15150—69.

Токарно-винторезный станок 1К62 может быть использован для обрабатывания закаленных заготовок, так как шпиндель станка установлен на специальных подшипниках, обеспечивающих его жесткость. Токарная обработка разнообразных материалов может производиться с ударной нагрузкой без изменения точности обработки.

Высокая мощность главного привода станка, большая жесткость и прочность всех звеньев кинематических цепей главного движения и подач, виброустойчивость, широкий диапазон скоростей и подач позволяют выполнять на токарно-винторезном станке 1К62 высокопроизводительное резание твердосплавным и минералокерамическим инструментом.

Станок 1К62 относится к лобовым токарным станкам, то есть позволяет отделывать сравнительно короткие заготовки значительного диаметра. Устройство задней балки токарного станка разрешает исполнять поперечное её выравнивание, вопреки чему на станке может реализовываться обрабатывание пологих конусов. Есть вероятность сочетания задней балки и нижней частью суппорта с помощью особенного замка, что порой требуется при сверлении задней балкой и применении механического перемещения балки от суппорта.

На токарный станок 1К62, могут определяться соблюдающиеся люнеты:

• подвижный, диаметр установки которого от 20 до 80мм;
• неподвижный, диаметр установки от 20 до 130мм.

Зубчатые колеса, предназначающиеся для передачи движения от передней бабки к коробке передач, на станке 1К62 являются сменными.

Продольное перебрасывание каретки станка 1К62 может быть ограничено специальным упором, устанавливаемым на передней полке станины. Таким образом, при определенном упоре, скорость движения суппорта не может превысить 250мм/мин.

Максимальный диаметр заготовки при установке над станиной – 400мм. Максимальный диаметр прутка, который возможно обработать на токарном станке 1К62 – 45мм. Станок 1К62 имеет 23 скорости вращения шпинделя (минимальная – 12,5 об/мин, максимальная – 2000 об/мин).

В качестве главного привода применен короткозамкнутый асинхронный двигатель, мощность которого 10кВт при скорости 1450 об/мин. Регулировка скорости вращения шпинделя, а также величин продольной и поперечной передачи суппорта осуществляется благодаря переключению шестерней коробки скоростей (для регулировки скорости шпинделя и подач суппорта используются разные рукояти управления). Для обеспечения быстрого перемещения суппорта в токарно-винторезном станке 1К62 используется дополнительный асинхронный двигатель. Его мощность 1,0 кВт при быстроте вращения 1410 оборотов в минуту. Токарный станок 1К62 оборудован термическими реле, которые выполняют защиту двигателей от продолжительных перегрузок, а также плавкими предохранителями, которые являются защитой от коротких замыканий.

Особенности устройства токарного станка 1К62 (он выделяется безопасностью, долговечностью, виброустойчивостью, оборудован основным приводом большой мощности), дозволяют в одинаковой величине использовать станок, как для скоростного, так и для силового резания. В устройстве токарного станка 1К62 для инструкции шпинделя предусматриваются особенные подшипники, вопреки чему обеспечивается требуемая жесткость и большая правильность обрабатывания заготовок. По ГОСТу 8-82 токарный станок 1К62 иметь отношение к классу точности Н. Правильность обработки будет обеспечена даже в режиме ударных нагрузок.

Токарный станок 1К62, вопреки прекрасному сочетанию качества и безопасностью работы, а также непритязательности при обслуживании, проявляется одним из самых знаменитых на мелкосерийном и единичном производствах. На токарном станке может использоваться трехкулачковый самоцентрирующий патрон размером до 250мм или четырехкулачковый патрон, диаметр которого 400мм. Токарно-винторезный станок 1К62 отличает прекрасное сочетание качественности работы и нетребовательности в эксплуатации.

Токарные станки разделяются на универсальные и специализированные. Универсальные станки предназначаются для выполнения самых многообразных операций: обрабатывания внешних и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцовых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб; отрезки, сверления, зенкования и развертывания отверстий. На специализированных станках выполняют более узкий круг операций, например, обтачивание гладких и ступенчатых валов, прокатных валков, осей колесных пар железнодорожного транспорта, различного рода муфт, труб и т. п. Универсальные станки подразделяются на токарно-винторезные и токарные. Токарные станки предназначены для выполнения всех токарных операций, за исключением нарезания резьбы резцами.