Контрольная работа п "Строительству"

1. Определение твердости алюминиевого прессованного сплава по Бринеллю.

Метод предложен  шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849—1925) в 1900 году, и стал первым широко используемым и стандартизированным  методом определения твёрдости  в материаловедении.

Этот метод  относится к методам вдавливания. Испытание проводится следующим  образом: вначале дают небольшую  предварительную нагрузку для установления начального положения индентора  на образце, затем прилагается основная нагрузка, образец выдерживают под  её действием, измеряется глубина внедрения, после чего основная нагрузка снимается. При определении твёрдости методом  Бринелля, в отличие от метода Роквелла, измерения производят до упругого восстановления материала. Индентор (полированный закалённый стальной шарик) вдавливают в поверхность  испытуемого образца (толщиной не менее 4 мм) с регламентированным усилием. Через 30 с после приложения нагрузки измеряют глубину отпечатка. В другом варианте усилие прилагается до достижения регламентированной глубины внедрения. Твёрдость по Бринеллю HB рассчитывается как «приложенная нагрузка», делённая на «площадь поверхности отпечатка»

где P — приложенная  нагрузка, Н;

D — диаметр  шарика, мм;

d — диаметр  отпечатка, мм,

или по формуле:

Где h — глубина внедрения индентора.

 Нормативными  документами определены диаметры  индентора, время экспозиции, глубина  внедрения индентора.

В России регламентированные нагрузки 49 Н, 127 Н, 358 Н, 961 Н, диаметр  шарика 5 мм, глубины внедрения от 0,13 до 0,35 мм.

В разных спецификациях  эти значения различны.

Наиболее распространённые диаметры шарика — 10, 5, 2,5 и 1 мм и нагрузки 187,5 кгс, 250 кгс, 500 кгс, 1 000 кгс и 3 000 кгс.

Для выбора диаметра шарика обычно используют следующее  правило: диаметр отпечатка должен лежать в пределах 0,2—0,7 диаметра шарика.

В методиках ISO и ASTM объединены метод с одним шариком  и разными нагрузками и метод  с применением разных шариков, а  также дана формула вычисления твёрдости, не зависящей от нагрузки. Твёрдость  по шкале Бринелля выражают в кгс/мм². Для определения твёрдости по методу Бринелля используют различные  твердометры, как автоматические, так  и ручные.

Преимущества

Зная твёрдость  по Бринеллю, можно быстро найти  предел прочности и текучести  материала, что важно для прикладных инженерных задач:

Для алюминиевых  сплавов

Результаты измерения  твёрдости по методу Бринелля могут  быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методам  Виккерса и Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в  единицы твёрдости по методу Бринелля. Следует отметить, что таблицы  перевода в разных нормативных документах отличаются. 

2.  Из какого металла  и каким методом  получают заготовку  бытового водопроводного  крана ? 
 
 
 
 

                                      Технология изготовления.

Основные технологии изготовления корпуса и шара кранов - горячее прессование и центробежное литье. Как правило, компании, выпускающие  арматуру верхнего ценового и качественного  сегмента (такие, как Giacomini, Bugatti) применяют  вторую из названных технологий. Предел прочности латуней, используемых для  литья, 150-350 МПа, в зависимости от состава сплава. Предел прочности  на разрыв горячепрессованных латуней  достигает 600 МПа. Материал шаровых  кранов, изготовленных горячим прессованием, обладает более прочной структурой. Это позволяет достигать необходимых  для арматуры прочностных показателей  при меньших затратах металла. При  одинаковой толщине стенки прочность  горячепрессованного изделия примерно в 1,5 раза выше, чем литого. Производители  используют эту технологию для уменьшения себестоимости изделия.

2. Состав сплава  для изготовления сантехнической  арматуры нормируется ГОСТ 15527-70 «Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые  под давлением. Марки») и европейским  стандартом EN 12165. В соответствии  с первым из этих документов, допустимая к применению в сантехнике латунь марки ЛС59-1 должна содержать 57-60 % меди.

3. Толщина стенки  резьбового штуцера, вкручиваемого  в основной корпус (бочку). Полностью  оценить добротность данного  элемента можно только на распиленном  образце. Если поставщик не  предоставляет такой возможности,  а объект, куда устанавливается  водопроводная арматура, ответственный,  лучше пожертвовать одним краном, распилив его самостоятельно. Эта  часть корпуса шарового крана  - основной "посредник" между  трубой и собственно шаровым  краном, поэтому от состава сплава  корпуса, качества его изготовления, в том числе - толщины стенки, зависит многое. Так, если, присоединяя  кран, монтажник намотал больше, чем нужно льна или фум-ленты,  чем нужно, лопается именно  резьбовой штуцер с недостаточно  прочными стенками (качественный  кран в этом случае проблематично  навернуть). При использовании прочного  штуцера не приведет к аварии  и перегрузка, возникающая порой  из-за небольшой несоосности подведенных  к крану труб.

4. Наличие прижимной  гайки на штоке сальника. Обязательность  этого элемента зависит от  назначения шарового крана, его  нагрузки и ресурса. Когда шаровым  краном пользуются чаще одного  раза в неделю, значит, гайка нужна,  как и при его установке  в ответственных местах - на стояках  и подводках. Если при эксплуатации  водопроводной арматуры возникает  ощущение, что ручка вращается  очень легко, по сравнению с  новым краном, - пора подтягивать  гайку на штоке: начал изнашиваться  уплотнительный узел.

5. Материал уплотнения  на штоке. Сегодня в качестве  уплотнений в конструкции водопроводных  шаровых кранов применяют кольца  из нитрил-бутадиеновой резины (NBR) с повышенным (38 %) содержанием акрилонитрила,  тефлона (политетрафторэтилен>  фторопласт) с добавкой углерода  и термоприсадкой (кремнеосновный  эластомер). Уплотнение из NBR (обычно - два кольца черного цвета  внутри корпуса, на штоке под  рукояткой) - хороший вариант. Тефлоновый  сальник (широкое кольцо белого  цвета под прижимной гайкой  на штоке) - еще более технологичен.

6. Глубина захода  шара в седельные уплотнители  - показатель уровня технологии  и качества изготовления шарового  крана. Глубина захода шара  должна обеспечивать герметичность  соединения, но кромки уплотнений  не должны задерживать шлам, песок,  ил из системы и создавать  дополнительное гидравлическое  сопротивление рабочей среде.

7. Способ монтажа  штока. Если шток монтируется  изнутри корпуса шарового крана,  это исключает возможность его  выбивания потоком транспортируемой  среды, даже при вывинченной  сальниковой гайке. 

3. Дайте схему и опишите процесс получения круга?  До какого диаметра проволоку получают прокаткой?  

Круг стальной -  металлопрокат круглого сечения  разного диаметра, длиной от 2-6 метров производится по гост 2590-06. Наиболее распространенный вид стального круга - горячекатаный. Для различных видов мех. обработки (горячая, холодная) изготавливают металлический круг разных групп поверхности, первой - обточенный круг с допуском 0,2, второй и третьей, так же для производства имеет не малую роль и точность прокатки. Разные виды обработки горячекатаного круга позволяют менее затратно использовать при производстве, к таким видам относят круг термообработанный и калиброванный. Материал (марка стали) с различным содержанием углерода (сталь 3, сталь 10, сталь 20, сталь 35, сталь 40, сталь 45), либо легированные, хромоникелевые марки стали (60с2а, 09г2с,   30хгса, 30хр, 50хг, 45г, 15хф,  25хгт, 33хс, 5хнм, 38хс, у8а, 50хгфа, 12х2н4а, 20х2н4а, 40хн, 20хн3а, 15хгн2та, 19хгн, 40хн2ма, 20хгнр, 12хн3а, 20хгнм, 38хн3мфа, 38х2н2ма, 40хгнм,  45хн2мфа, 38хн3ма) из которых производят круг стальной является одним из важных условий при производстве конечного продукта из данного вида проката,  и работе при различных, нагрузках, температурных условиях.

    Прокат  и его производство  

    Прокатка  – это способ обработки пластическим деформированием – наиболее распространенный. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Способ зародился в XVIII веке и, претерпев значительное развитие, достиг высокого совершенства.

    Сущность  процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своём поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем.

    Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым  заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила и касательная сила трения (рис. 10.1).

    Рис. Схема сил, действующих при прокатке 
 
 

      Способы прокатки  

    Когда требуется высокая прочность  и пластичность, применяют заготовки  из сортового или специального проката. В процессе прокатки литые заготовки  подвергают многократному обжатию  в валках прокатных станов, в результате чего повышается плотность материала за счёт залечивания литейных дефектов, пористости, микротрещин. Это придаёт заготовкам из проката высокую прочность и герметичность при небольшой их толщине.

    Существуют  три основных способа прокатки, имеющих  определенное отличие по характеру  выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая (рис.10.2).

    Рис. Схемы основных видов прокатки:

    а – продольная; б – поперечная; в – поперечно – винтовая  

    При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.10.2 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счёт сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат.

    Поперечная  прокатка (рис. 10.2.б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном.

    В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью  специального приспособления. Обжатие  заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения – шары, оси, шестерни. 

    Технологический процесс прокатки  

    Исходным  продуктом для прокатки могут  служить квадратные, прямоугольные  или многогранные слитки, прессованные плиты или кованые заготовки.

    Основными технологическими операциями прокатного производства являются подготовка исходного  металла, нагрев, прокатка и отделка  проката.

    Подготовка  исходных металлов включает удаление различных поверхностных дефектов (трещин, царапин, закатов), что увеличивает выход готового проката.

    Нагрев слитков и заготовок обеспечивает высокую пластичность, высокое качество готового проката и получение требуемой структуры. Необходимо строгое соблюдение режимов нагрева.

    Основное  требование при нагреве: равномерный  прогрев слитка или заготовки  по сечению и длине до соответствующей  температуры за минимальное время  с наименьшей потерей металла  в окалину и экономным расходом топлива.

    Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирование, нагрев, термическая обработка, контроль и т.д.).

    Оборудование  для деформирования металла называется основным и располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей).

    Главная линия прокатного стана состоит  из рабочей клети и линии привода, включающей двигатель, редуктор, шестеренную  клеть, муфты, шпиндели. Схема главной  линии прокатного стана представлена на рис. 10.4.

    Рис.10.4. Схема главной линии прокатного стана

    1 – прокатные валки; 2 – плита; 3 – трефовый шпиндель; 4 – универсальный  шпиндель;

    5 – рабочая клеть; 6 – шестеренная  клеть; 7 – муфта; 8 – редуктор; 9 –  двигатель  

    Прокатные валки 1 установлены в рабочей клети 5, которая воспринимает давление прокатки. Определяющей характеристикой рабочей клети являются размеры прокатных валков: диаметр (для сортового проката) или длина (для листового проката) бочки. В зависимости от числа и расположения валков в рабочей клети различают прокатные станы: двухвалковые (дуо-стан), трехвалковые (трио-стан), четырехвалковые (кварто-стан) и универсальные (рис.10.5).

    В двухвалковых клетях (рис.10.5.а) осуществляется только по одному пропуску металла  в одном направлении. Металл в  трехвалковых клетях (рис. 10.5.б) движется в одну сторону между нижним и  верхним, а в обратную – между  средним и верхним валками.  

      Правка проката 

    Изделия, полученные прокаткой, часто требуют  правки. Иногда правку выполняют в  горячем состоянии, например, при  производстве толстых листов. Но обычно в холодном состоянии, так как  последующее охлаждение после горячей  правки может вызвать дополнительное изменение формы.

    Процесс правки заключается в однократном  или многократном пластическом изгибе искривленных участков полосы, каждый раз в обратном направлении.

    Правку  можно выполнять и растяжением  полосы, если напряжения растяжения будут  превышать предел текучести материала.

    Роликоправильные  машины с параллельно  расположенными роликами предназначены для правки листа и сортового проката (рис. 10.6)

    Рис.. Схема правки проката на роликоправильных машинах с параллельно расположенными роликами  

    Процесс правки заключается в прохождении  полосы между двумя рядами последовательно  расположенных роликов, установленных  в шахматном порядке таким  образом, что при движении полосы, ее искривление устраняется. Диаметр  роликов – 25…370 мм, шаг – 30…400 мм, количество роликов: для тонких листов – 19…29, для толстых – 7…9.  

      Продукция прокатного  производства  

    Форма поперечного сечения называется профилем проката. Совокупность профилей различной формы и размеров - сортамент.

    В зависимости от профиля прокат делится  на четыре основные группы: листовой, сортовой, трубный и специальный. В зависимости  от того нагретая или холодная заготовка  поступает в прокатные валки  – горячий и холодный.

    Листовой  прокат из стали и цветных металлов подразделяется на толстолистовой (4…60 мм), тонколистовой (0,2…4мм) и жесть (менее 0,2 мм). Толстолистовой прокат получают в горячем состоянии, другие виды листового проката – в холодном состоянии.

    Прокатку  листов и полос проводят в гладких  валках.

    Среди сортового проката различают:

• заготовки круглого, квадратного и прямоугольного сечения для ковки и прокатки;
• простые сортовые профили (круг, квадрат, шестигранник, полоса, лента);
• фасонные сортовые профили:
• профили общего назначения (уголок, швеллер, тавр, двутавр);
• профили отраслевого назначения (железнодорожные рельсы, автомобильный обод);
• профили специального назначения (профиль для рессор, напильников).

    Трубный прокат получают на специальных трубопрокатных станах. Различают бесшовные горячекатаные трубы диаметром 25…550 мм и сварные диаметром 5…2500 мм.

    Трубы являются продуктом вторичного передела круглой и плоской заготовки.

    Общая схема процесса производства бесшовных  труб предусматривает две операции: 1– получение толстостенной гильзы (прошивка); 2 – получение из гильзы готовой трубы (раскатка).

    Первая  операция выполняется на специальных  прошивочных станах в результате поперечно-винтовой прокатки. Вторую операцию выполняют на трубопрокатных раскатных  станах различных конструкций: пилигримовых, автоматических и др.

    Схема прокатка труб на пилигримовом стане  представлена на рис. 11.1.  

    Рис. Схема прокатки труб на пилигримовом стане  

    В толстостенную гильзу 1 вводят оправку (дорн) 2 подающего механизма, длина которой больше длины гильзы. Гильза перемещается к валкам 3, калибр которых разделяется на две части: рабочую и холостую. Рабочая часть валка имеет рабочий и калибрующий участки. Процесс работы заключается в периодической подаче на определенную длину гильзы вместе с оправкой в зазор между валками в момент совпадения холостой части обоих валков (рис.11.1.а). Затем выполняется процесс прокатки, и гильза перемещается в направлении вращения валков, т.е. обратном ходу прокатываемой трубы (рис. 11.1.б). При этом рабочий участок обжимает гильзу по диаметру и толщине стенки, а калибрующий участок обеспечивает выравнивание диаметра и толщины стенки. После выхода из рабочей части оправка с гильзой продвигаются вперед, поворачиваясь на 90⁰ вокруг продольной оси. По окончании прокатки валки разводят, и подающий механизм обратным ходом вытягивает оправку из трубы.

• Проволочные, служат для прокатки проволоки –катанки диаметром 5-12 мм. Меньшие размеры получают волочением.

4. Опишите процесс  и область применения  аргонно-дуговой  сварки неплавящимся  электродом.

Аргонодуговая сварка – дуговая  сварка в среде  инертного газа аргона.

Может осуществляться плавящимся или неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода  обычно используется вольфрамовый электрод. Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия РАД – ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.

ААД – автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,

ААДП – автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

Для обозначения  аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:

TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в  среде инертных газов

GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка  вольфрамом

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Аргон практически  не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими  газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет  его из зоны сварки и надежно изолирует  сварочную ванну от контакта с  атмосферой. При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв ≈ 100А.

Технология аргонодуговой  сварки неплавящимся электродом Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен. 
 
 
 

Рисунок. Аргонодуговая  сварка неплавящимся электродом, схема  процесса 

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка  и присадочный пруток находятся  в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная  проволока перемещаются без непосредственного  участия сварщика. При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор». Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги. При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки. Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки 

Основная область  применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При  малых толщинах аргонная сварка может  выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет  точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при  сварке тонкого металла при одностороннем  доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение  при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные  конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов. Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик.

Недостатки  аргонодуговой сварки

Недостатками  аргонодуговой сварки являются невысокая  производительность при использовании  ручного варианта. Применение же автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов. 
 

5. Ст 4 КП – сталь обыкновенного качества, порядковый номер 4, кипящая 

Сталь 40 – сталь качественная с содержанием углерода 0,4% 

ВЧ 60-3 – высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 60кгс/м2 и относительным удлинением 3 % 

АМr2 – алюминиевый сплав с марганцем 2% 

А4 – конструкционная низколегированная арматурная сталь 4 профиль. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

         ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

                         Факультет строительства и архитектуры 
 
 
 

                                    Контрольная работа по ТКМ 
 

                                  Вариант 11 
 
 

                                                 Студент 08-ПГС-351 Новокшонов Г.С.