Технология конструкционных материалов

Вариант 10

1.Сопоставьте качество стали, полученной различными способами передела чугуна, и укажите причину различий.

2.Сравните способы получения отливок в песчано-глинистых формах и кокилях. Приведите схемы и опишите влияние каждого способа на качество отливки.

3.Сравните способ холодной обработки давлением и способ горячей обработки давлением. Приведите схемы указанных способов обработки, укажите применяемый инструмент и оборудование.

4.Какие источники тока применяют для дуговой сварки? Укажите особенности их внешних характеристик. Опишите металлургические процессы, протекающие в сварочной ванне при взаимодействии расплавленного металла со шлаком.

5.От чего зависит выбор режимов резания? Как выбирается инструментальный материал? Покажите схему растачивания отверстия на токарном станке.

6.Какими способами могут быть получены композиционные материалы на металлической основе? Приведите схемы процессов

иукажите, какие материалы могут быть использованы в качестве матрицы.

Вариант 11

1.Рассмотрите огнеупорные материалы, применяемые для футеровки металлургических печей. Объясните выбор соответствующих материалов для производства чугуна и стали.

2.Опишите сущность операции формовки при получении отливки. Сравните ручную и машинную формовку. Опишите и приведите схемы способов машинной формовки.

3.Сравните прессование и волочение как способы получения машиностроительных профилей. Приведите схему принципиального устройства и опишите принцип работы применяемых волочильных станов.

4.Опишите технологию нанесения износостойких и жаростойких покрытий (наплавка). Расположите способы наплавки по степе-

51

ни уменьшения коробления деталей. Укажите принципиальные отличия процесса наплавки от напыления.

5.Дайте определение шероховатости поверхности. Как влияют параметры режима резания на шероховатость? Как выбрать параметры режима резания при точении для получения низкой шероховатости?

6.Опишите технологические операции получения изделий из резины. Опишите сущность процесса вулканизации. Приведите схему и описание способа получения прорезиненных тканей.

Вариант 12

1.Рассмотрите основные способы формообразования заготовок при порошковой металлургии. Сравните такие способы формования, как одностороннее и двухстороннее прессование в металлических формах и изостатическое прессование.

2.Сравните литье в песчано-глинистые формы и в кокиль по качеству, особенностям технологии, конструкции отливок и характерным видам брака. Приведите схемы процессов.

3.Опишите факторы, влияющие на пластичность материала при обработке давлением. Сравните прокатку и волочение. Приведите схемы указанных способов обработки, укажите применяемый инструмент и оборудование.

4.Опишите и сравните лучевые способы сварки. Приведите схемы. Почему при электронно-лучевой сварке в сварных швах содержится меньше неметаллических включений и газов, чем в основном металле?

5.Опишите порядок назначения элементов режима резания при черновой обработке отверстия. Укажите, от чего они зависят и на что влияют. Приведите схему черновой обработки отверстия, указав, какой при этом используется инструмент.

6.Что называется армирующим элементом в композиционных материалах? Укажите, какими могут быть армирующие элементы по геометрии. Укажите способы получения биметаллических материалов, приведитесхему и дайтехарактеристику применяемым способам.

52

Вариант 13

1.Рассмотрите условия проведения и цели внепечной обработки стали. Опишите способы внепечной обработки, направленные на удаление газов, растворенных в сталях. Обратите особое внимание на условия, создаваемые для удаления газов.

2.Сравните размеры литейной модели, отливки и готовой детали, объясните причины различия. Сравните материалы литейной модели при литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям,

воболочковые формы, в кокиль. Объясните, на чем основан выбор материала модели при указанных способах литья.

3.Опишите процесс волочения, приведите схему способа. Укажите достоинства и недостатки волочения. Когда необходимо проводить рекристаллизационный отжиг после волочения? С какой целью это нужно делать?

4.Опишите технологические особенности сварки чугуна, алюминия и его сплавов. Какие виды сварки и сварочные материалы применяют для указанных материалов?

5.Сравните качество поверхности цилиндрических заготовок, обработанных на токарном и шлифовальном станках, и укажите, за счет чего достигается большая точность размеров и меньшая шероховатость поверхности детали.

6.Что называется армирующим элементом в композиционных материалах? Укажите, какими могут быть армирующие элементы по геометрии. Укажите способы получения волокнистых композиционных материалов, приведите схему и дайте характеристику применяемым способам.

Вариант 14

1.Укажите роль и назначение шлака в разных способах производства стали.

2.Сравните литье в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям и в оболочковые формы по качеству отливок и особенностям технологии.

3.Укажите преимущества холодной обработки давлением по сравнению с горячей. Опишите способы обработки давлением, при

53

которых всегда осуществляется только холодное деформирование. Приведите их схемы.

4.Опишите свойства электрической дуги. Каковы технологические возможности и области применения ручной дуговой сварки? Как выбирают режим ручной дуговой сварки?

5.Что такое припуск при механической обработке заготовки? Чем он отличается от глубины резания? Могут ли величина припуска и глубина резания быть одинаковыми, в каких случаях? Приведите поясняющую схему обработки.

6.Какими способами могут быть получены композиционные

материалы на полимерной основе? Приведите схемы процессов и укажите, какие материалы могут быть использованы в качестве матрицы.

Вариант 15

1.Рассмотрите сущность порошковой металлургии. Опишите, как можно повысить плотность порошкового изделия и каким образом это достигается.

2.Объясните, для чего используется литейный стержень и как его изготавливают. Укажите состав стержневой смеси, используемой при литье в песчаные формы, и сравните с составом формовочной смеси, объясните различия.

3.Сравните прессование и свободную ковку по применению, технологиипроведения, материалу инструмента, условиям проведения.

4.Опишите сущность образования сварного соединения при механических способах сварки. Объясните увеличение прочности сварного соединения по сравнению с основным металлом. Опишите холодную сварку металлов, укажите ее особенности и приведите параметры режима.

5.Опишите сущность лезвийной обработки резанием. Укажите способы лезвийной обработки, применяемый инструмент и количество главных режущих кромок инструментов. Поясните, как влияет количество главных режущих кромок на качество обработанной поверхности.

54

6. Опишите различия композиционных материалов с нуль-, одно- и двухмерным армирующими элементами. Приведите схемы и описание способов получения композиционных материалов на металлической основе с одномерным армирующим элементом.

Вариант 16

1.Рассмотрите условия удаления серы из стали. Опишите способы внепечной обработки и переплава, направленные на удаление серы из стали.

2.Сравните состав формовочной смеси при литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы. Объясните влияние состава смеси наособенностиуказанных способов литья.

3.Укажите преимущества горячей обработки давлением по сравнению с холодной. Опишите способы обработки давлением, при которых всегда осуществляется только горячее деформирование. Приведите их схемы.

4.Опишите разновидности дуговой сварки под флюсом. Как выбрать режим сварки под флюсом? Опишите преимущества и недостатки сваркипод флюсомпо сравнениюсо сваркой в защитных газах.

5.Опишите процесс наростообразования при обработке резанием. К каким последствиям приводит образование нароста? Укажите способы снижения вероятности образования нароста.

6.В чем отличие изготовления пластмасс в вязкотекучем и высокоэластичном состояниях? Приведите по одному примеру (приведите схему и описание) получения изделия из пластмассы в вязкотекучем и высокоэластичном состоянии.

Вариант 17

1.Рассмотрите способы получения порошков. Опишите, как

ипочему способы получения металлических порошков влияют на размеры и форму частиц порошка.

2.Сравните литье в кокиль и под давлением по качеству, особенностям технологии, конструкции отливок и характерным видам брака. Приведите схемы процессов.

55

3.Сравните холодную и горячую штамповку. От чего зависит выбор инструмента штампа? Приведите примеры штамповых сталей

иусловия их применения.

4.Сравните дуговые способы сварки: ручную сварку покрытыми электродами, механизированную сварку в среде защитных газов, автоматическую сварку под флюсом.

5.Опишите физическую сущность процесса резания. В каких целях применяют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) при обработке резанием? Приведите способы подачи СОЖ в зону резания.

6.Опишите различия композиционных материалов с нуль-, одно- и двухмерным армирующими элементами. Приведите схемы

иописание способов получения композиционных материалов на металлической основе с нуль-мерным армирующим элементом.

Вариант 18

1.Рассмотрите зависимость между особенностями различных видов переделачугуна всталь и составомприменяемых дляних чугунов.

2.Сравните центробежное литье и литье под давлением по качеству, особенностям технологии, конструкции отливок и характерным видам брака. Приведите схемы процессов.

3.Какими способами обработки давлением можно получать профили из малопластичных материалов? Приведите описание, схему и особенности одного из способов.

4.Опишите сущность дуговой сварки в защитных газах. Укажите параметры режима при сварке в защитных газах и их влияние на форму и качество сварного шва.

5.Приведите схему и описание электроэрозионной обработки. Опишите особенности данного способа обработки поверхности по сравнению с точением.

6.Что такое композиционные материалы? В чем их особенности? Опишите состав композиционных материалов и укажите, что влияет на свойства композиционных материалов. Приведите пример композиционного материала на металлической основе с нульмерным армирующим элементом, укажите его свойства, область применения и способ получения.

56

Вариант 19

1.Рассмотрите виды топлива, применяемого в металлургических процессах производства стали и чугуна. Сравните их между собой по составу, состоянию и объясните выбор того или другого вида топлива в соответствующих случаях.

2.Каким способом литья можно получить отливку из тугоплавкого металла? Почему? Опишите применяемый для этой цели способ литья. Приведите необходимые схемы.

3.Какими способами обработки давлением можно получать профили с высоким качеством поверхности без дополнительной обработки? Приведите описание, схему иособенностиодного из способов.

4.Опишите разновидности сварки трением. Приведите схемы. Сравните сварку трением с диффузионной сваркой.

5.Перечислите способы безлезвийной обработки поверхности материалов. Приведите схему анодно-механической обработки и ее описание.

6.Опишите различия композиционных материалов с нуль-, одно- и двухмерным армирующими элементами. Приведите схемы

иописание способов получения композиционных материалов на металлической основе с двухмерным армирующим элементом.

Вариант 20

1.Рассмотрите способы нагревания воздуха в металлургических процессах производства чугуна и стали и объясните цели этого подогрева.

2.Какими свойствами должна обладать литейная форма? Опишите эти свойства. Сравните по свойствам литейные формы, используемые при литье в песчаные формы и в кокиль.

3.В каких условиях проводится свободная ковка? Опишите свободную ковку, приведите схему, укажите условия применения данного способа обработки давлением.

4.Опишите особенности способов сварки концентрированным источником нагрева. Покажите вид сварного шва. Назовите возможные дефекты в сварном соединении при рассматриваемых способах сварки, причины их образования.

57

5.Опишите, как влияет красностойкость инструментального материала на качество обработанной поверхности. Укажите величину красностойкости различных инструментальных материалов. Для обработки каких материалов необходима высокая красностойкость?

6.Опишите, какими способами могут быть получены изделия из дисперсно-упрочненных композиционных материалов.

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Название лабораторной работы: «Электрическая контактная сварка. Определение оптимальных режимов точечной сварки».

Цель работы – ознакомиться с оборудованием и технологией точечной сварки.

Указания. Перед началом работы необходимо изучить теоретический материал о контактной сварке вообще и о точечной в частности. Далее следует познакомиться с оборудованием для точечной сварки и усвоить правила техники безопасности. Отчет о выполненной работе нужно оформить в отдельной тетради и представить на защиту. Защита работы осуществляется в индивидуальном порядке в ходе беседы с преподавателем.

4.1. Теоретические основы контактной сварки

Контактная сварка представляет собой процесс образования неразъемных соединений в результате нагрева металла проходящим электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Основными способами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная.

Стыковая сварка. При стыковой сварке детали соединяются по всей площади касания. Различают стыковую сварку оплавлением и сопротивлением.

При сварке сопротивлением торцы деталей тщательно обрабатывают, детали сводят до соприкосновения и включают ток (рис. 1).

58

После нагрева металла в зоне контакта до пластического состояния повышают давление сжатия и ток выключают (рис. 2).

Этот способ используют для соединения проволочек, стержней и труб сечением до 200 ... 250 мм2 в основном из низкоуглеродистых сталей.

Наиболее распространенным является способ стыковой сварки оплавлением (с непрерывным или прерывистым оплавлением).

Он имеет следующие преимущества перед сваркой сопротивлением:

–не требуется тщательной подготовки кромок;

–можно сваривать детали с сечением сложной формы и сильно развитым периметром, а также детали с разными сечениями;

–можно сваривать разнородные металлы (конструкционная сталь + инструментальная сталь, медь + алюминий и др.).

Недостаток способа – увеличение расхода металла.

При контактной сварке прерывистым оплавлением после включения тока детали сводят до соприкосновения. В местах контактов благодаря высокой плотности тока происходит оплавление. При последующих соприкосновениях происходит оплавление всего стыка.

59

При сварке непрерывным оплавлением детали сводятся до соприкосновения и остаются в таком положении до оплавления в стыке. Прилегающий к стыку металл нагревается до пластического состояния, и в этот момент осуществляется осадка. В процессе осадки выдавливается жидкий металл с торцов, и вместе с ним удаляются окислы и загрязнения с кромок. В результате полного удаления окислов удается получить более стабильные результаты по качеству образующихся соединений.

Точечная сварка. Точечная сварка применяется для соединения деталей из листового материала.

Точечная сварка бывает двух видов: двусторонняя и односторонняя (рис. 3).

аб

Рис. 3. Схемы различных методов точечной сварки: а – двусторонняя; б – односторонняя

Двусторонняя схема наиболее широко применяется в промышленности, так как обеспечивает самое стабильное качество сварки.

Односторонняя схема обеспечивает более высокую производительность процесса. Для сведения к минимуму тока шунтирования электросопротивление верхней детали должно быть высоким, а сопротивление подкладки очень малым. Обычно подкладку изготавливают из меди.

Сварное соединение образуется в точках за счет оплавления металла. При этом образуется литое ядро чечевицеобразной формы из материала обоих листов, окруженное по периметру зоной термиче-

60