Контрольная работа по "Технология металлов и сварка"
Вопрос №3
Опишите классификацию металлов и их применение в народном хозяйстве.
Каждый металл отличается строением и свойствами от другого, тем не менее, по некоторым признакам их можно объединить в группы. Данная классификация разработана русским ученым Гуляевым А.П. и может не совпадать с общепринятой.
Все металлы можно разделить на две большие группы – черные и цветные металлы.
Черные металлы чаще всего
имеют темно-серый цвет, большую
плотность (кроме щелочно-земельных),
высокую температуру плавления,
Цветные металлы чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую и белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления. Наиболее типичным элементом этой группы является медь.
Черные металлы в свою очередь можно подразделить следующим образом:
1. Железные металлы – железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Co, Ni, Mu часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.
2. Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем железа (т.е. выше 1539С). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов. К ним относят: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (технеций), Hf (гафий), Ta(тантал), W, Re (рений).
3. Урановые металлы – актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики. К ним относят: Ас(актиний), Th(торий), U(уран), Np(нептуний), Pu(плутоний), Bk(берклий), Cf (калифорний), Md(менделевий), No(нобелий) и др.
4. Редкоземельные металлы (РЗМ) – La(лантан), Ce(церий), Nd(неодим), Sm(санарий), Eu(европий), Dy(диспрозий), Lu(лютеций), Y(иттрий), Sc(сландий) и др., объединяемые под названием лантаноидов. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими. Их применяют как присадки к сплавам других элементов. В природных условиях они встречаются вместе и трудно разделимы на отдельные элементы. Обычно используется смешанный сплав – 40–45% Се (церий) и 40–45% всех других РЗМ.
5. Щелочноземельные металлы – в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением особых случаев, например, теплоносители в атомных реакторах. Li(литий), Na, K(калий), Rb(рубидий), Cs(цезий), Fr(франций), Ca(кальций), Sr(стронций), Ba(барий), Ra(радий).
Цветные металлы подразделяются на:
1. Легкие металлы – Ве(берилий), Mg(магний), Al(аллюминий), обладающие малой плотностью.
2. Благородные металлы – Ag(серебро), Pt(платина), Au(золото), Pd(палладий), Os(осмий), Ir(иридий), и др. Сu – полублагородный металл. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.
3. Легкоплавкие металлы – Zn(цинк), Cd(кадмий), Hg(ртуть), Sn(олово), Bi(висмут), Sb(сурьма), Pb(свинец), As(мышьяк), In(индий) и т.д., и элементы с ослабленными металлическими свойствами – Ga(галий), Ge(германий).
Из металлов особое значение имеет железо: в общемировом производстве металлов свыше 90 % приходится на железо и его сплавы. Широкое применение черных металлов в различных областях техники объясняется их ценными физическими и механическими свойствами, а также и тем, что железные руды широко распространены в природе, а производство чугуна и стали сравнительно дешево и просто.
Объем производства черных
металлов в значительной степени
определяет уровень технического развития
той или иной страны. Современное
машиностроение является основным потребителем
производимых металлургической промышленностью
металлов. В любой отрасли машиностроения
– тяжелом машиностроении, станкостроении,
судостроении, автомобильной и авиационной
промышленности, электронике и радиотехнике
из черных металлов изготовляют огромное
число деталей машин и
Большое значение в современной технике имеют и цветные металлы, которые широко применяют во всех отраслях народного хозяйства: в машиностроении, самолетостроении, радиомеханике и электронике. Все большее производство и применение цветных металлов в технике объясняется их физико-механическими и другими свойствами, которыми не обладают черные металлы и сплавы. Металлы в чистом виде применяются очень редко, за исключением меди и алюминия. Эти металлы используются в основном в электротехнической промышленности, как проводники электрического тока. Чистые металлы широко используются как компоненты (легирующие элементы) для получения сплавов. К таким металлам относятся медь, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам, а также бериллий, германий, кремний.
Благородные металлы свое название получили из-за высокой коррозионной стойкости. Эти металлы пластичны. Имеют высокую стоимость. Применяют в ювелирном и зубоврачебном деле. Чистое золото из-за его мягкости не применяют. Для повышения твердости золото легируют (добавляют другие элементы). Обычно используются тройные сплавы: Au – Ag – Cu.
Вопрос №13
Какие требования
предъявляются к железно-
Железные руды состоят из рудного минерала, пустой породы и примесей. Рудным минералом называют природные химические соединения железа (чаще всего окислы). В доменных печах железо практически полностью (98—99%) переходит в состав чугуна.
Пустая порода (балластные соединения, не содержащие железа) может и меть различный химический состав. Обычно она состоит из кварцита или песчаника с примесью глинистых веществ и реже — из известняка или доломита. В доменной печи пустая порода плавится и переходит в состав шлака.
В зависимости от количества пустой породы железные руды разделяют на богатые, содержащие 45—70% железа, и бедные. Богатые руды после дробления и сортировки направляют в плавку, а бедные подвергают обогащению, в результате которого увеличивается относительное количество окислов железа.
В железных рудах всегда содержится некоторое количество вредных примесей — серы, мышьяка и фосфора.
Для выплавки чугуна применяют красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки, а также комплексные железные руды.
Красный железняк (гематит) содержит 55—70% железа в виде безводной окиси железа Ре2О3 . Примесей серы и фосфора в нем мало. Пустой породой железняка обычно является кварцит. Плотность и прочность красного железняка весьма различны. Восстановимость его в доменных печах хорошая.
Бурый железняк содержит 35—55%
железа в виде водных окислов и
чаще всего в виде лимонита. В
некоторых видах бурого железняка
содержится много фосфора. Пустая порода
имеет песчано-глинистое
Магнитный железняк (магнетит) содержит 50—69% железа (в чистом виде 72,4%) в форме закиси-окиси железа Ре3О4. Пустую породу составляет кремнезем с некоторым количеством других окислов. Этот железняк — наиболее плотная железная руда темно-серого или черного цвета. В некоторых случаях магнитный железняк содержит много серы (до 1,5—2%) и загрязнен цинком. Восстанавливается магнитный железняк труднее, чем остальные железные руды.
Шпатовый железняк (сидерит)
содержит 30—40% железа в виде углекислой
соли РеСО3. В чистом сидерите 48,2% Ре.
Пустая порода сидерита состоит из
кремнезема, глинозема и небольшого
количества окиси магния. В некоторых
случаях сидерит имеет песчано-
Комплексные железные руды, кроме железа, содержат и другие металлы, которые во время плавки переходят в чугун и легируют его, т. е. улучшают многие его свойства. К более ценным комплексным железным рудам относятся следующие:
хромоникелевая железная руда, представляющая собой бурый железняк (35—40% Ре) с примесью хрома (0,8—1,6%) и никеля (0,4—0,7%);
ванадистые титаномагнетиты. Руды их состоят из смеси магнетита Ре2О3, ильменита РеО х хТЮ3 и трехокиси ванадия У2О3 и содержат 38—47% Ре, 5—15% ТЮ2, 0,3—0,5% V. При плавке значительное количество титана переходит в состав шлака, из которого титан извлекают химическим путём;
хромистый железняк. Рудный минерал этих руд — хромит РеО-СЮ3, обладающий очень высокой температурой плавления.
Марганцевые руды. Железные руды обычно содержат незначительное количество марганца, поэтому при выплавке чугуна в шихту приходится добавлять марганцевую руду.
Рудным минералом марганцевых руд могут быть некоторые окислы марганца: МпО2 (перекись марганца — пиролизит), Мп,203 (окись марганца — браунит), Мп3О4 (закись-окись марганца — гаусманит) и соединения окислов марганца с окислами других элементов.
В доменном производстве применяют марганцевые руды с содержанием 25—40% Мп. Пустая порода этих руд обычно глинистый песок. Поэтому марганцевые руды непрочны: при добыче и перевозке образуется много мелочи и пыли. На некоторых рудниках марганцевые руды промывают водой для обогащения.
В доменную печь загружают также некоторое количество металлургических отходов: колошниковую пыль (30-45% Fe и 3-12% С), которую предварительно подвергают окускованию; металлический скрап; передельные шлаки сталеплавильного производства с повышенным содержанием марганца (10-18% Ре, 6-10% Мп); окалину прокатного и кузнечного производств и сварочные шлаки.
Для выплавки чугуна применяют твердое топливо.
Более 98% чугуна выплавляют на коксе и 1-2 % на древесном угле.
Топливо выполняет в доменной
печи очень важную роль. Его горение
создает высокие температуры, необходимые
для восстановления руды, плавления
и перегрева образующихся чугуна
и шлака. Кроме того, часть углерода
топлива непосредственно
Используемый в доменном производстве кокс должен обладать высокой теплотой сгорания, достаточной прочностью и пористостью и содержать минимальное количество вредных примесей (серы и фосфора) и зол.
Вопрос №113
Опишите классификацию, строение полимеров и пластических масс и их применение в современном машиностроении.
Полимеры - это высокомолекулярные
вещества, молекулы которых состоят
из повторяющихся структурных
По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные полимеры, например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные полимеры, например амилопектин), трехмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы). Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами (например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза).
Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определенной периодичности, полимеры называются стереорегулярными.
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми.
Полимеры, в которых каждый
или некоторые стереоизомеры
звена образуют достаточно длинные
непрерывные
В зависимости от состава
основной (главной) цепи полимеры, делят
на: гетероцепные, в основной цепи которых
со-держатся атомы различных элементов,
чаще всего углерода, азота, кремния,
фосфора, и гомоцепные, основные цепи
которых построены из одинаковых
атомов. Из гомоцепных полимеров наиболее
рас-пространены карбоцепные
Машиностроение - главный
потребитель чуть ли не всех материалов,
производимых в нашей стране, в
том числе и полимеров. Использование
полимерных материалов в машиностроении
растет такими темпами, какие не знают
прецедента во всей человеческой истории.
К примеру, в 1976 г. машиностроение нашей
страны потребило 800000 т пласт масс,
а в 1960 г. - всего 116 000 т. При этом интересно
отметить, что еще десять лет назад
в машиностроение направлялось 37—38%
всех выпускающихся в нашей стране
пластмасс, а 1980 г. доля машиностроения
в использовании пластмасс
При этом уместно отметить,
что в последние годы несколько
изменилась и функция полимерных
материалов в любой отрасли. Полимерам
стали доверять все более и
более ответственные задачи. Из полимеров
стали изготавливать все больше
относительно мелких, но конструктивно
сложных и ответственных
До недавних пор широкому использованию полимерных материалов в машиностроении препятствовали два, казалось бы, общепризнанных недостатка полимеров: их низкая (по сравнению с марочными сталями) прочность и низкая теплостойкость. Рубеж прочностных свойств полимерных материалов удалось преодолеть переходом к композиционным материалам, главным образом стекло и углепластикам. Так что теперь выражение “пластмасса прочнее стали” звучит вполне обоснованно. В то же время полимеры сохранили свои позиции при массовом изготовлении огромного числа тех деталей, от которых не требуется особенно высокая прочность: заглушек, штуцеров, колпачков, рукояток, шкал и корпусов измерительных приборов. Еще одна область, специфическая именно для полимеров, где четче всего проявляются их преимущества перед любыми иными материалами, - это область внутренней и внешней отделки.
То же самое можно сказать и о машиностроении. Почти три четверти внутренней отделки салонов легковых автомобилей, автобусов, самолетов, речных и морских судов и пассажирских вагонов выполняется ныне из декоративных пластиков, синтетических пленок, тканей, искусственной кожи. Более того, для многих машин и аппаратов только использование антикоррозионной отделки синтетическими материалами обеспечило их надежную, долговременную эксплуатацию. К примеру, многократное использование изделия в экстремальных физико-технических условиях (космосе) обеспечивается, в частности, тем, что вся его внешняя поверхность покрыта синтетическими плитками, к тому же приклеенными синтетическим полиуретановым или полиэпоксидным клеем. А аппараты для химического производства? У них внутри бывают такие агрессивные среды, что никакая марочная сталь не выдержала бы. Единственный выход - сделать внутреннюю облицовку из платины или из пленки фторопласта. Гальванические ванны могут работать только при условии, что они сами и конструкции подвески покрыты синтетическими смолами и пластиками.
Широко применяются полимерные
материалы и в такой отрасли
народного хозяйства, как приборостроение.
Здесь получен самый высокий
экономический эффект в среднем
в 1,5-2,0 раза выше, чем в других отраслях
машиностроения. Объясняется это, в
частности тем что большая
часть полимеров
Вопрос №133
Изложите различные виды машинной формовки. Укажите преимущества и недостатки, область применения каждого вида формовки.
Машинная формовка является в настоящее время основным способом изготовления литейных форм. При машинной формовке механизируются наиболее трудоемкие операции уплотнения формовочной смеси и извлечения модели из формы, а также ряд вспомогательных операций. В результате этого резко повышается производительность труда по сравнению с ручной формовкой, возрастает точность отливок по размерам и массе, облегчается труд, и улучшаются санитарно-гигиенические условия работы, сокращается производственный цикл изготовления отливки.
Процесс изготовления форм
в парных опоках может быть практически
полностью механизирован за счет
механического дозирования
Кроме метода прессования в литейном производстве используются:
- Пескометные,
- Пескодувные,
- Пескострельные,
- Импульсные технологии уплотнения - при изготовлении форм импульсным методом на модельную плиту с вентами (тонкие отверстия, через которые проходит воздух, но не проходит смесь) устанавливается опока и наполнительная рамка, после чего опока с наполнительной рамкой засыпаются формовочной смесью. Над наполнительной рамкой устанавливается импульсная головка, и вся оснастка прижимается друг к другу (герметизируется). Из специальной магистрали в резервуар головки поступает сжатый воздух. При уплотнении запорный клапан поднимается вверх, пропуская сжатый воздух через отверстие в полость прессования, уплотняя смесь. Пройдя через смесь, воздух уходит в атмосферу через венты. При этом давление над смесью от максимального падает до атмосферного за долю секунды. Под действием сжатого воздуха смесь наполнительной рамки перемещается в опоку и уплотняется. Уплотнение производится однократным импульсом
Разновидностью импульсного воздушного уплотнения является уплотнение взрывом. С этой целью вместо воздуха в импульсную головку, содержащую взрывное устройство, подается взрывчатая смесь, которая в нужный момент взрывается. Продукты взрыва направляются к формовочной смеси, уплотняя ее аналогично воздушному импульсу
- Вакуумные технологии уплотнения - производство изделий из термопластичных материалов в горячем виде методом воздействия вакуума или низкого давления воздуха.
Эта методика применяется в основном при серийном производстве объёмных изделий из пластика, однако в ряде случаев может применяться и при единичных тиражах.
Преимущества производства форм методом вакуумного формования:
-толщины используемого пластика варьируются от 0,05 до 60 мм, а получаемые изделия могут -быть до 5 м в диаметре;
-возможность ручной распалубки форм;
-малая стоимость матрицы;
-малая стоимость необходимых материалов для производства оборудования вакуумной формовки.
Характерной особенностью такого
рода технологических агрегатов
является высокая степень их автоматизации,
универсальность, маневренность, а
также высокая
При нарушении технологической дисциплины в отливке возможно образование дефектов. В ГОСТ 19200-92 дефекты разделяют на следующие группы:
- дефекты по несоответствию размеров (недолив, разностенность, перекос, коробление);
- несплошность металла отливки (горячие трещины, холодные трещины, газовая пористость, усадочная раковина, усадочная пористость и др.);
- несоответствие металла отливок требованиям (состав, ликвация, отбел);
- наличие включений (металлических, неметаллических и др.).
Вопрос №243
На эскизе токарного резца покажите главные углы (g, b, a), дайте им определение, укажите их примерные числовые значения.
При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.
Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д. Элементы резца показаны на рисунке.
Резец состоит из головки (рабочей
части) и стержня, служащего для
закрепления резца в
Передней поверхностью резца называют
поверхность, по которой сходит стружка.
Задними (главной и вспомогательной) называют
поверхности, обращенные к обрабатываемой
детали. Главная режущая кромка выполняет
основную работу резания. Она образуется
пересечением передней и главной задней
поверхностей резца.
Вспомогательная режущая кромка образуется
пересечением передней и вспомогательной
задней поверхностей.
Вершиной резца является место пересечения
главной и вспомогательной режущих кромок.
Для определения углов резца
Основной плоскостью называют плоскость,
параллельную направлению продольной
и поперечной подач; она совпадает с нижней
опорной поверхностью резца.
Углы резца разделяют на главные и вспомогательные (смотри рисунок). Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т. е. плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость.
Главным задним углом a называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Углом заострения b называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом g называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Сумма углов a+b+g=90 градусов. Углом резания d называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
Главным углом в плане j называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Вспомогательным углом в плане j называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Углом при вершине в
плане e называется угол между проекциями
главной и вспомогательной
Вспомогательным задним углом a1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
Углом наклона главной режущей кромки l называется угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости.
Резцы классифицируются:
по направлению подачи - на правые и левые (правые резцы на токарном стане работают при подаче справа налево, т. е. перемещаются к передней бабке станка);
по конструкции головки - на прямые, отогнутые и оттянутые (см. рисунок);
Резцы: а - прямые, б - отогнутые, в - оттянутые
по роду материала - из быстрорежущей стали, твердого сплава и т. д.;
по способу изготовления
- на цельные и составные (при использовании
дорогостоящих режущих
по сечению стержня - на прямоугольные, круглые и квадратные;
по виду обработки - на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др. (см. рисунок).
Токарные резцы для различных видов обработки:
а - наружное обтачивание проходным отогнутым резцом, б - наружное обтачивание прямым проходным резцом, в - обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом, г - прорезание канавки, д - обтачивание радиусной галтели, е - растачивание отверстия, ж, з, и - нарезание резьбы наружной, внутренней и специальной
Список литературы
1. В. Н. Воробьев, Н. И. Веселовский, Материаловедение и технология конструкционных материалов: Методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольных работ. Москва, 1993г.
2. М. Н. Сосненк, Б. К. Святкин, Общая технология литейного производства. Москва, 1975г.
3. Электронная энциклопедия «Википедия»
4. Большая энциклопедия Кирилла и
5. З. А. Лузянина, Е. В. Агафонова, Технология конструкционных материалов: методические указания. Новосибирск 2007г.
6. Арашнов В.А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент М.: Машиностроение, 1976г.
7. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки / В.А. Крнвоухов, П.Г. Петруха и др. М.: Машиностроение, 1974г.
8. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г.А. Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978г.
9. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986г.

- Контрольная работа по «Технологиям металлов и сварке»
- Контрольная работа по "Технологиям производства продукции растениеводства"
- Контрольная работа по "Технология общественного питания"
- Контрольная работа по «Технология отрасли»
- Контрольная работа по «Технология переработки животноводческой продукции»
- Контрольная работа по "Технология переработки мяса и мясопродуктов"
- Контрольная работа по "Технология переработки, хранения и стандартизации продукции животноводства "
- Контрольная работа по "Технология и организация производства продукции и услуг"
- Контрольная работа по «Технология и организация производства строительных материалов»
- Контрольная работа по «Технология керамики»
- Контрольная работа по «Технология конструкционных материалов»
- Контрольная работа по "Технология конструкционных материалов"
- Контрольная работа по "Технология конструкционных материалов"
- Контрольная работа по «Технология машиностроения»