Лабораторные работы по обработке металлов

1.

Прежде чем преступить к работе, следует ознакомиться с заданием, правилами безопасности при работе с данной аппаратурой, оборудованием, материалами. инструментами.

2.

Нельзя включать и выключать рубильники, приборы, оборудование без разрешения преподавателя.

3.

О всех замеченных неисправностях следует немедленно сообщить преподавателю (лаборанту), пользоваться неисправными приборами, оборудованием, инструментами категорически запрещается.

4.

После (выключения) выполнения задания следует привести в порядок свое рабочее место, сообщить преподавателю об окончании работы и после этого покинуть лабораторию.

5.

К работе с электропечью допускаются только те студенты, которые знают правила ее обслуживания, принципы работы, действия печи.

6.

Перед началом работы с электропечью надо убедиться в ее исправности, правильность подключение в сеть, контуру заземления. Правильность подключения ее к сети проверяют поворотом ручки указателя терморегулятора по часовой стрелке, контакты должны замкнуться, а сигнальная лампа загореться.

7.

Подключать электропечь к сети переменного тока следует только через щиток, на котором должны быть установлены плавкие предохранители. Надо использовать изолированный провод сечением не менее 1,5 мм². Перед началом работы надо включить электропечь.

8.

В связи с тем, что шкала терморегулятора отградуирована в градусах Цельсия, температуру надо контролировать термопарой и милливольтметром.

9.

Загружать и разгружать электропечь следует без ударов и толчков. только клещами, причем надо следить за тем, чтобы клещи не касались нагревательной спирали и термопары.

10.

В рабочем пространстве электропечи нельзя расплескивать расплавленные вещества.

11.

При нарушении нормальной работы электропечи следует отключить ее от сети, сообщить об этом преподавателю.

12.

При закалке деталей в масле, во избежание ожогов, следует находиться на некотором расстоянии от ванночки.

13.

Во время работы электровлагомером надо стоять на резиновом коврике. Разбирать и собирать прибор не разрешается.

14.

Во время высекания искры для определения марки стали надежно закрепить абразивный круг, образец, избегать попадания в глаза, на одежду. 1, с19

1.

Оборудование, материалы, инструменты: твердомер, микроскоп МПБ-2, комплект образцов из отожженной и закаленной стали, напильник, штангенциркуль, контрольные бруски, наждачная бумага (шкурка).

2.

Схема испытания

Рис. 1

3.

Формулы для определения твердости и расчеты.

Площадь поверхности отпечатка определяется по формуле:

А = ^_________ ( D - D² - d² ), где D - диаметр шарика, мм

d - диаметр отпечатка, мм

Число твердости по Бринеллю определяется по формуле:

НВ = ^{____________________} , где F - приложенное усилие, Н

НВ = ^{_____________________} ,

НВ = ^{_______________________________} =219

F₁ = F - F₀ = 1470 - 98 = 1372

4.

Таблица измерений

Материал и

толщина

Диаметр шарика

D, мм

Нагрузка F, Н

Выдержка

нагрузкой

,сек

Диаметр отпечатка

Твердость по Бринеллю

образца

d₁

d₂

d₃

расчет-

ная

таблич-

ная

Ст 45

15 мм

10 мм

29430 Н

30 сек.

3,7

3,5

3,6

219

___

5.

Обозначение твердости по Бринеллю на чертежах деталей.

а) При стандартных условиях испытания

D = 10 мм F = 3000 кг с = 29430 Н

 = 30” 175 НВ

175 - величина твердости

Н - твердость

В - Бринелля

б) При иных условиях испытания

175 НВ 5/ 750/ 20

5 - диаметр шарика, мм

750 - нагрузка, кг с

20 - время выдержки, сек. (2, с.308)

6.

Зависимость между _ви НВ

_в=k НВ для сталей k = 0,35 - 0,36

_в = 0,35 ^. 219 =76,65

_в - предел прочности: максимальная нагрузка, которую выдерживает образец перед разрушением.

1.

Оборудование, материалы, инструменты, твердомер, комплект резцов, напильник, штангенциркуль, контрольные бруски, наждачная бумага.

2.

Схема испытания.

3.

Формулы для определения твердости:

HRA = 100 - l F₀ = 98 H

HRB = 130 - l F = 1470 H

HRC = 100 - l

l = | h-h₀ | : 0,002, где

h - глубина отпечатка под действием общей нагрузки, мм

h₀ - глубина отпечатка под воздействием предварительной нагрузки, мм

0,002 - цена деления шкал и индикатора твердомера Роквелла.

4.

Таблица измерений.

Материал и толщина

образца

Вид наконеч-

ника

Шкала испыта-

ний

Нагрузка

Н

Твердость по Роквеллу

Твер-дость по Бри-неллю

F₀

F₁

F

HRA

HRB

HRC

НВ

Ст 45

закаленная

10 мм

конус-ный

С

98

___

___

63

630

5.

Определение твердости по Роквеллу на чертежах деталей.

60...62 HRC_э

HR - твердость по Роквеллу

э - международный эталон (новый)

60...62 - величина твердости.

HB= 10 HRC_э

_в = kHB, где k= 0,35 - 0,36 для сталей

НВ = 63^. 10 = 630  = 630 ^. 0,35 =220

HRC_э = ^_________ HRC_э = ^_________

1.

Оборудование, материалы, инструменты: твердомер, комплект образцов из закаленной стали, напильник, наждачная шкурка, штангенциркуль, контрольные бруски.

2.

Схема испытаний.

Рис.3

3.

Формула для определения твердости.

HV = ^_______ Sin ^______ = 0,1254 ^_____

где F - нагрузка, Н

d - диагональ отпечатка, или (для расчетов применяется среднее арифметическое значение для обеих диагоналей).

-угол между противоположными гранями пирамиды, град.

4.

Обозначение твердости деталей на чертежах по Виккерсу:

а) При стандартных условиях испытаний

F = 294 Н (~30 кгС)  = 10... 15

HV 350, где Н - твердость V - по Виккерсу

350 - величина твердости.

б) При иных условиях испытаний

HV 30/20 - 420, где 30 - нагрузка в кгС

20 - время выдержки, сек.

420 - величина твердости [ 2, c. 308]

Для перевода твердости одной системы в другую служат таблицы 13.9, 13.10.

Метод микротвердости предназначен для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз стали (пример: зерен феррита в стали), очень тонких поверхностных слоев (сотые доли мм). Например: полу-ченные после химико-термической обработки. По существу метод микротвердости не отличается от метода Виккерса. Различие состоит в том, что наконечник - четырехгранная пирамида имеет меньший размер и нагрузка при ее вдавливании составляет от 5 до 500 грС. [3, c.13]

1.

Твердостью называется свойство металлов оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела, не получающего остаточной деформации.

2.

Для изучения твердости применяются различные методы, при котором образцы изделия не разрушаются

3.

По методу Бринелля измеряется твердость черных и цветных металлов твердостью от 80 до 4500 Мпа, толщиной до 2 мм. При нагрузках от 15 до 3000 кгс шариками диаметром 2,5 мм, 5 мм, 10 мм, при вы-держки нагрузки от 10 до 3060 кгс.

4.

По методу Роквелла измеряется твердость различных металлов и сплавов алмазным конусом или шариком диаметром 1,588 мм.

По шкале А испытывают очень твердые детали, прошедшие ХТО и металлокерамические твердые сплавы с твердостью HRA до 85.

По шкале С - закаленные детали с твердостью HRC до 67.

По шкале В определяют твердость черных и цветных металлических образцов HRB до 100.

Предварительная нагрузка составляет 10 кгс, общая - 150 кгс.

5.

По Виккерсу определяется твердость азотированных и цементированных поверхностей деталей, а также тонколистовых деталей. Индикатором является четырехгранная пирамида, нагрузка составляет 30 кгс, время воздействия нагрузки  от 10 до 15 сек.

6.

Метод микротвердости аналогичен методу Виккерса, но отличается малыми размерами пирамиды, небольшой нагрузкой от 5 г до 500 г и назначениие ее измерять фазовые составляющие структуры металла.

2.

Приборы, инструменты, материалы: микроскоп, соли, пробирки, плоское стекло, пипетка, вата.

3.

t C t C

t_к

t_нк

t_п

t_кк

конец крист.

твердый Ме

охлажден.

сплава

 (сек)

 (сек)

Таким образом, процесс кристаллизации - есть образование центров кристаллизации, последующий их рост за счет наслоения новых атомных слоев и этот процесс идет до тех пор пока металл из жидкого состояния не перейдет в твердое. При этом первые кристаллы имеют правильную форму, а последние, ввиду недостатка места имеют округлую форму - их называют зернами, размерность кристаллов, зерен зависит от времени нагрева жидкого металла, выдержки при ней, t заливки в формы и т.д. Чем больше скорость охлаждения металла, тем больше возникает в нем центров кристаллизации и зерно получается меньше. Для регулирования размеров зерна в металлы и сплавы вводят модификаторы.

Размерность зерна влияет на прочность металлов и сплавов, чем мельче зерно, тем прочнее сплав.

4.

График зависимости скорости роста кристалла и скорости зарождения центров кристаллизации от степени их переохлаждения.

.

С_х,_р

_числа

С.Р.

____ для разных веществ

_{центров кристал-}

Ч.Ц.

_ _ _ для металов и

сплавов

_{лизации}

Т_пл.

А

В

С

Т Рис 1.

5.

Зарисовать три периода кристаллизации солей, описать три структурные зоны кристаллизации и объяснить факторы, влияющие на форму и на размер кристаллов.

NaCl

CuSO₄

Рис.2

1.

Легкие цветные сплавы на основе Al, Мg , Тi применяются очень широко, в отраслях, где необходим выигрыш в массе и обладающие высокой коррозионной стойкостью (авиастроение, ракетостроение и др.), а чистые Ме в качестве конструкционных не применяются ввиду низких механических характеристик.

Делятся на две группы:

1.) Обрабатываемые давлением (ОД).

2.) Обрабатываемые литьем (ОЛ).

АД00 - Al сплав, Д - деформируемый, 00 - №.

АМг6 - Мг - Мg, № 6. без ТО.

.

упрочнение ТО

закалка+отпуск,

для нагруженных

деталей

Д16 - дуралюмин, Al деформируем., № 16.

В95 - Высокопрочный, Al сплав № 5.

АК4 - Al ковочный сплав, № 4.

АВ-6 - авиалий - Al деформируем., № 16.

Al сплавы - литейные - ОЛ Силумины.

AЛ-5 AЛ-11, А - Al, Л - литейный, 5 - № .

1.

Алаи С.И., Ежевская Р.А. Антоненко Е.И. Практикум по машиноведению. М., Просвещение, 1985

2.

Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора, М., 1983

3.

Технология металлов и материаловедение. Кнозоров В.В. и др. Под редакцией Усова Л.Б., М., Металлургия, 1985

4.

Технология металлов и конструкционных материалов. Под редакция Кузьмина, М., Металлургия, 1988

5.

Дриц М.Е., Москалев. Технология конструкционных металлов и материаловедение., М., Высшая школа, 1988

6.

Усова Л.Ф. Технология металлов и материаловедение, М., Металлургия, 1987

7.

Ачеркан. Справочник металлиста., М., 1965