Использование кернера
Слесарный инструмент, применяющийся для нанесения углублений на предварительно размеченных линиях. Возможные причины отказа кернера в работе. Испытание на усталостную прочность. Материалы порошковой металлургии. Структура стали без термической обработки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.10.2011 |
| Размер файла | 775,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
26
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
КУРСОВАЯ РАБОТА
по предмету: «Материаловедение»
на тему: «Использование кернера»
ВВЕДЕНИЕ
Материаловедение - наука, изучающая строение и свойства металлов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами.
Задача заключается в ознакомлении со строением и свойствами технических материалов, установление связи между составом, структурой и свойствами материалов.
Цель материаловедения заключается в вырабатывании необходимых навыков по выбору оптимальных материалов для деталей машин, инструментов и различных конструкций.
Современное машиностроение является основным потребителем производственных материалов. В станкостроении, судостроении, автомобильной и авиационной промышленности из металлов изготавливают огромное число деталей машин и приборов. Используемые в технике металлы принято подразделять на две основные группы- чёрные и цветные. К чёрным металлам относятся железо и его сплавы (сталь, чугун, ферросплавы). Остальные металлы и их сплавы составляют группу цветных. Из металлов особое значение имеют железо и его сплавы, являющиеся до настоящего времени основными машиностроительными материалами. В общемировом производстве металлов свыше 90% приходится на железо и его сплавы. Это объясняется ценными физическими и механическими свойствами черных металлов, а также и тем, что железные руды широко распространены в природе, а производство чугуна и стали сравнительно дешево и просто. Наряду с черными металлами особое значение в технике имеют цветные металлы. Это объясняется рядом важных физико-химических свойств, которыми не обладают черные металлы. Наиболее широко используются в самолетостроении, радиотехнике, электронике и других отраслях промышленности медь, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам, а также бериллий, германий и другие цветные металлы.
Особое развитие за последнее 30 лет получило производство синтетических материалов - пластмасс. Пластмассы и другие неметаллические материалы используют в конструкциях машин и механизмов взамен металлов и сплавов. Такие материалы позволяют повысить сроки службы деталей и узлов машин и установок, снизить массу конструкций, сэкономить дефицитные цветные металлы и сплавы, снизить стоимость и трудоемкость обработки.
Выбор материалов существенно влияет на экономические затраты при изготовлении машин, механизмов и конструкций. Материалы во многом определяют вес конструкции, занимаемый ею объем и энергетические затраты при работе механического оборудования. Доля их стоимости в современном машиностроении может доходить до 75% от общей стоимости машины. Этот факт заставляет разработчиков конструкций серьезно относиться к процедуре выбора материалов и их термообработке.
Для разных условий работы и различных сред, в которых эксплуатируется оборудование, используется множество материалов, которые наилучшим образом соответствуют тем или иным условиям эксплуатации. Важным фактором, лежащим в основе выбора материалов и методов их обработки, является экономическая целесообразность. Для уменьшения объема механической обработки и, следовательно, снижения стоимости производства рекомендуется использовать заготовки в виде набора стандартных поперечных сечений, выполненных в форме уголков, труб, швеллеров и т. д.
Следует отметить также, что окончательно решение по выбору материалов и технологии изготовления следует принимать после всестороннего анализа всех показателей, которые, так или иначе, влияют на работоспособность конструкции.
1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Анализ условий работы детали
Кернер -- слесарный инструмент, применяющийся для нанесения углублений (кернов) на предварительно размельченных линиях (керны делают для того, чтобы риски были отчетливо видны и не стирались в процессе обработки детали). Различают кернеры обыкновенные, специальные, пружинные (механические), электрические и др.
Обыкновенный кернер (рис. 1) представляет собой стальной стержень длиной 100, 125 или 160 мм и диаметром соответственно 8, 10 или 12 мм; его боек имеет сферическую поверхность. Острие кернера затачивают на периферии шлифовального круга под углом 50...60°. При более точной разметке пользуются малыми кернерами с острием, заточенным под углом 30,..45°. У кернеров для разметки центров отверстий, подлежащих сверлению, острие затачивают под углом 75°.
Рис. 1.Обыкновенный кернер.
Исходя из назначения кернера и всего вышеперечисленного, определим условия работы кернера: работа в условиях постоянных нагрузок.
Возможные причины отказа кернера в работе: обломы и трещины, износ.
1.2 Определение свойств материала
|
Условия работы |
Требование к материалу |
Свойства материала |
|
|
Работа в условиях постоянных нагрузок |
Сопротивление разрушения, а также необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок. |
Прочность |
|
|
Сопротивление проникновению в него другого тела, более твердого, не получающего остаточной деформации |
Твердость |
||
|
Способность материала не разрушатся под воздействием ударных нагрузок |
Ударная вязкость |
||
|
Способность материала оказывать сопротивление постепенному изменению размеров и формы |
Износостой-кость |
1.3 Подбор методов испытаний материала
Определение твердости.
Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление при контактном приложении нагрузки. Определение твердости заключается во вдавливании в материал при определенной нагрузке наконечника, сделанного из значительно более твердого материала, чем испытуемый, и последующего измерения площади или глубины отпечатка.
Рис. 2. Схемы определения твердости: а- по Бринеллю; б- по Роквеллу, в- по Виккерсу.
Твердость по Бринеллю определяется путем вдавливания в поверхность изделия закаленного шарика. Число твердости по Бринеллю НВ представляет отношение нагрузки, действующей на шарик, к площади отпечатка. Прибором Бринелля пользуются для определения твердости структурно неоднородных материалов, таких как чугун, некоторых цветных металлов, а также для определения твердости незакаленной стали. Нагрузки и шарики, применяемые на приборе Бринелля, сравнительно велики. Так, максимальная нагрузка равна 3000 кг, а диаметр шарика 10 мм.
Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием алмазного конуса или стального закаленного шарика и оценивается глубиной их проникновения в поверхность металла. Числа твердости по Роквеллу обозначаются индексами НRС при использовании алмазной пирамиды и HRB для закаленного шарика и представляют собой условные единицы, связанные с глубиной проникновения наконечника в металл следующим образом:
НRС=100--h/0,002,
где первая цифра означает число делений на шкале прибора; h -- глубину проникновения наконечника, мм; 0,002--цену деления па измерительной шкале.
Стальной шарик применяется для измерения твердости сравнительно мягких материалов с твердостью до НВ 240, алмазный конус -- для твердых материалов, с твердостью до НВ 700.
Определение прочности.
Предел текучести при растяжении - наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягиваемой нагрузки.
,
кернер инструмент слесарный металлургия
где Р -нагрузка предела упругости (Н), -начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца (мм?).
Для испытания используются стандартные образцы и разрывные машины (ГОСТ 7855 -84), которые снабжены прибором, записывающим диаграмму растяжений. Диаграмма представляет собой зависимость удлинения образца от действующей нагрузки.
Временное сопротивление (предел прочности) - это уловное напряжение ( МПа), соответствующие наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.
где -наибольшая нагрузка.
Относительное удлинение (после разрыва) - отношение приращения ( ) расчетной длины образца после разрыва к его первоначальной расчетной длине , выраженное в процентах (%).
? =
Испытание на усталостную прочность.
Предел выносливости - это наибольшее значение максимального напряжения цикла при действии которого не происходит усталостного разрушения образца при N циклов изменения напряжения (растяжения или кручения). Между пределом выносливости и пределом прочности существует приближенная зависимость : ; , где и соответственно пределы выносливости при изгибе, растяжении и сжатии.
Существующие методы испытания металлов на усталость различают по характеру прилагаемой нагрузки и по условиям проведения испытания. Испытания, проводятся изгибом, растяжением -- сжатием, кручением, при высоких и низких температурах, в условиях коррозии. Наиболее распространенным методом испытания является определение предела выносливости при изгибе вращающегося образца по симметричному циклу (рис. ><3).
Рис. 3. Схема испытания на усталость изгибом при вращении образца (а) и диаграмма циклического изменения напряжений (б).
Определение ударной вязкости
Испытания при динамическом нагружении. Основным видом этих испытаний является испытание на ударный изгиб специальных образцов с надрезом (ГОСТ 9454--78). Испытания производятся на маятниковых копрах, позволяющих определить работу, затраченную на разрушение образца.
На рис. 3, и показана схема копра для определения ударной работы разрушения. Принцип определения работы разрушения виден из схемы в левом углу рис. 3. Очевидно, работа разрушения определяется как разность между энергией поднятого маятника Е1 до удара и оставшейся энергии маятника после удара Е2. Зная длину маятника I (расстояние от оси маятника до его центра тяжести), угол ? подъема маятника, угол ? отклонения маятника после разрушения образца и массу маятника m, работу разрушения А можно определить по формуле А =mI(соs ? -- соs ?).
На рис. 3, б представлен чертеж образца для определения ударной вязкости. В зависимости от формы выточки (концентратора напряжения) на образце ударную вязкость обозначают символами KCU,KCV,KCT. Буквы КС -- символ ударной вязкости, буквы U,V, Т обозначают вид концентратора напряжения; U -- радиус концентратора(1±О,07 мм, V -- радиус (0,25 ± 0,025) мм, Т--трещина.
Рис. 4. Схема испытания ударной вязкости: а -- схема маятникового копра (1-- маятник; 2 -- образец: 3 -- шкала; 4 -- стрелка; 5 -- тормоз); б -- образец, установленный для испытания.
Удельной вязкостью называется удельная работа разрушения:
KCU = А/F,
Где KCU-ударная вязкость образца при концентраторе типа U, Дж/м2 , А - работа разрушения; F- площадь поперечного сечения образца.
При испытаниях образцов с концентраторами типа U и V энергия маятника при ударе расходуется на пластическую деформацию, в процессе чего зарождается трещина, и на распространение трещины (разрушение). В случае использования образца типа и вся энергия расходуется на разрушение. (Трещина на образце создается при циклическом нагружении). Несмотря на то, что испытание образцов с трещиной дает более точную характеристику надежности материала, изготовление таких образцов крайне сложно.
Поэтому на практике наиболее часто определяют ударную вязкость KCU или KCV.Ударная вязкость ?n .
Ударная вязкость характеризует надежность материала - сопротивление хрупкому разрушению.
?n = ?3 + ?р
где ?3 - работа, затраченная на пластическую деформацию и зарождение трещины в образце; ?р - работа, затраченная на распространение трещины, образовавшейся в результате приложения ударной нагрузки. Кроме того, необходимо учитывать, что в реальных технических металлах всегда имеются так называемые структурные концентраторы напряжений (посторонние включения, микротрещины, границы зерен и др.). Эти дефекты следует рассматривать как острые трещины. Таким образом показатель ?р более характеризует сопротивление реального металла хрупкому разрушению.
Для определения работы, затраченной на распространение трещины, можно пользоваться несколькими способами. Однако в производственных условиях наиболее доступен следующий. Для испытания на ударную вязкость изготовляют два образца, которые имеют разную остроту надреза, и проводят ударные испытания при температурах, когда излом полностью вязкий, определяя значение ?n. Далее строят зависимость ?n -функции от остроты надреза r (рис. 5).
Экстраполируя значения ?n к нулевому значению радиуса надреза, получают значение работы, затраченной только на распространение трещины, т. е. ?р. При других радиусах закругления надреза можно разложить удельную работу разрушения а на составляющие: работу, затраченную на зарождение трещины ?з, и работу распространения трещины через все сечения образца ?р.
Рис. 5. График определения работы распространения трещины методом экстраполяции
Высокая конструкционная прочность обеспечивается, когда материал обладает значительным сопротивлением образованию трещины ?з и высоким сопротивлением ее распространения ?р.
Испытания на износ.
Методика испытания на износ должна приближаться к эксплуатационным условиям. Однако с целью сопоставления результатов на изнашивание, полученных в различных лабораториях, эти испытания должны быть стандартизованы.
Примером стандартизации испытания может служить метод испытания (ГОСТ 17367 -- 71) на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы (рис. 70, в). В этом случае производят трение испытуемого и эталонного образцов об абразивную шкурку при статической нагрузке и отсутствии нагрева. Относительная износостойкость определяется по формуле:
,
Где и - абсолютный линейный износ эталонного и испытуемого образца, мм; и фактический диаметр эталонного
1.4 Определение ориентировочного химического состава материала
По химическому составу материал подразделяется на:
- металлические материалы;
- неметаллические материалы.
Рассмотрим отдельно каждую группу материалов.
Металлические материалы.
К ним относятся: черные металлы и их сплавы и цветные металлы и их сплавы.
Железо - это металл сероватого цвета, атомная масса которого равна 55,85, а атомный радиус - 0,127нм.
Наиболее распространенными сплавами на основе железа являются сталь и чугун, которые представляют собой твердые растворы (сплавы) железа Fe с углеродом С. Если содержание углерода в растворе менее 2,14,то такой сплав называется сталью, а если больше 2.14, то чугуном. Граница разделения чугуна и стали соответствует предельной растворимости углерода в аустените. Стали после затвердевания не содержат хрупкой структурной составляющей и при высоком нагреве имеют только аустенитную структуру, обладающую высокой пластичностью. По этой причине стали легко деформируются при нормальных и повышенных температурах, т. е. являются ковкими материалами. В отличие от сталей чугуны характеризуются хрупкостью, но обладают хорошими литейными свойствами, в том числе более низкими температурами плавления.
Стали, применяемые при изготовлении машин и конструкций, можно условно разделить на углеродистые с содержанием углерода C0.25, среднеугперодистыв стали с C=0.25-0.6, высокоуглеродистые C0.6.
Углеродистые стали являются наиболее распространенным. Их производство доходит до 80 от общего объема производства всех сталей. Они используются, как правило, для изготовления малонагруженных деталей, металлоконструкций, всевозможных корпусных деталей и т. п.
Классификация по назначению.
1. Конструкционные стали - детали машин, узлы конструкций.
2. Инструментальные стали - (инструмент режущий, мерительный, штамповой).
3. Стали и сплавы с особыми свойствами - нержавеющие, жаропрочные, теплостойкие, износостойкие, с особенностями теплового расширения, с особыми магнитными и электрическими свойствами.
Кроме углерода, в состав сталей включают и другие элементы. Такие стали называются легированными. Они обладают большой статической прочностью, а также прочностью при переменных режимах нагружения. В качестве легирующих элементов, как правило, используются:
хром (Сг);
кремний (Si);
никель (Ni);
ванадий(W);
алюминий (А1);
марганец (Mg) u другие.
Стали, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 2,5 %, называются низколегированными: в том случае, если содержание легирующих элементов составляет 2,510 - это легированные стали, а если легирующих добавок больше 10 , то такие стали называют высоколегированными.
Коррозийно-стойкие стали обладают стойкостью против коррозии. Это большая группа высоколегированных сталей. В качестве легирующего элемента здесь используются хром (1325), иногда никель.
Материалы с высокими упругими свойствами (пружинные стали) - это углеродистые либо легированные стали, с большим содержанием углерода (0,51,1).
Чугун - сплав железа Fe и углерода С (свыше 2%), содержащий легирующие элементы, которые вводятся для получения заданных свойств. Повышенное содержание углерода улучшает его литейные свойства при одновременном увеличении хрупкости. Благодаря хорошим литейным свойствам и низкой стоимости чугун используется для изготовления конструкций сложных конфигураций. Из-за своей относительно низкой стоимости чугун применяется для изготовления массивных деталей, например, корпусных, и различного рода станин.
В зависимости от химического содержания и вариантов термообработки чугуны бывают различных типов.
Серый чугун представляет собой сплав Fe,Si,C содержащий примеси Mg,P,S. Эти чугуны являются наиболее дешевыми (что определяет их широкое применение), однако имеют малую механическую прочность. Для обеспечения возможности обработки давлением имеется разновидность ковкого чугуна, который обладает повышенной пластичностью.
Созданы также чугуны, имеющие повышенную по отношению к другим маркам прочность. Эти марки в качестве легирующих добавок имеют Cr,Mg и некоторые другие компоненты. Такие чугуны допускают закалку поверхности и упрочнение ее наклепом.
Некоторые марки чугуна (при добавлении к ним легирующих элементов, таких как Mg,Cu,Si и т.д.) обладают антифрикционными свойствами, для которых характерно низкое значение коэффициента трения, и малой скоростью износа поверхностного слоя. Эти чугуны рекомендуется использовать как материал для изготовления деталей, работающих в условиях относительного скольжения, трущиеся поверхности которых допускают процедуру закалки.
Медь - это металл красноватого цвета плотностью 8,94 г/куб. см, имеющий гранецентрированную кристаллическую решетку с периодом a=0,31607 нм.
На основе меди получают различные сплавы, которые широко используются в качестве материалов для изготовления различных деталей. Эти сплавы обладают хорошими механическими и антикоррозийными свойствами, они износостойки, имеют низкий коэффициент трения, высокую электро- и теплопроводность. Различают две основные группы медных сплавов: латунь - сплав меди с цинком и бронза - сплав меди с другими элементами. Наиболее часто в качестве добавки в состав бронзы включается цинк.
Латунь - сплав меди с цинком. Содержание цинка в сплаве достигает 4045. Латуни пластичны и обладают хорошими литейными свойствами. Их предел текучести равен r=250450 МПа. Прочность можно несколько повысить за счет использования обработки давлением при высокой температуре. В состав латуни часто вводят легирующие добавки (например, Al,Zn,Si,Mn,Pb) которые повышают прочность, но снижают пластичность.
По технологическим признакам латуни разделяются на две группы: предназначенные для обработки давлением и для изготовления деталей, полученных литьем. Литейные латуни содержат большое количество легирующих добавок для улучшения литейных качеств.
Детали из латуни часто используются в судостроении, так как они оказываются стойкими к морской воде, особенно те из них, которые легированы оловом. Если латунные детали выполняются прокаткой, то они затем подвергаются отжигу для уменьшения их твердости.
Для химического состава бронзы характерно наличие основного легирующий компонента, в качестве которого применяют:
олово;
алюминий;
железо;
кремний;
хром;
бериллий и другие.
Сплав меди с оловом обычно содержит до 1012Sn.Если увеличить содержание олова, то сплав приобретает повышенную хрупкость. Обычно этот тип бронз дополнительно легируют Zn,Fe,P,Pb,Ni и другими элементами. При этом цинк Zn улучшает ее технологические свойства и снижает стоимость. Фосфор P улучшает литейные свойства бронзы, никель Ni положительно влияет на механические характеристики и улучшает коррозийную стойкость, железо повышает сопротивление коррозии.
Бронзы, легированные алюминием, представляют собой сплав с содержанием Al до 9 . Кроме этого, они часто содержат легирующие добавки, например, Fe,Ni,Mg и др. Такие бронзы хорошо сопротивляются коррозии, и их можно использовать для производства деталей, работающих в морской воде и других агрессивных средах. Кроме того, они имеют высокие механические и технологические свойства.
При легировании меди кремнием (до 3,5Si) существенно повышаются прочность и пластичность. Кроме основного легирующего компонента, здесь используют и другие легирующие добавки, такие как Si,Mg и другие. Благодаря хорошим технологическим и механическим свойствам подобные бронзы применяют для изготовления пружин, работающих в агрессивных средах.
В результате легирования меди бериллием, предельная растворимость которого составляет 2,7, получаются бронзы, имеющие высокие прочность и пластичность. Достигаются такие механические характеристики в результате закалки и последующего старения. Эти бронзы имеют высокий предел выносливости и успешно работают в агрессивных средах. Они хорошо свариваются и обрабатываются резанием. Их можно с успехом использовать для выполнения пружин, мембран, различных подвижных контактов и деталей, работающих на износ.
Бронзы, легированные свинцом, представляют собой сплавы, которые после затвердевания состоят из кристаллов меди и включений свинца. Это происходит потому, что свинец не растворяется. Тем не менее такой вид бронзы обладает хорошими антифрикционными свойствами и используется как материал для антифрикционных покрытий. Поскольку эти бронзы имеют низкую прочность, то их целесообразно применять в качестве покрытий, нанесенных на металлическую поверхность, чаще всего в подшипниках скольжения.
Бронзы и латуни используются как материалы для изготовления трущихся сопряжении, так как обладают хорошими антифрикционными свойствами.
Алюминий - это металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 600C. Он имеет гранецентрированную кристаллическую решетку с периодом а =0,4041нм. Так как алюминий обладает низкой плотностью, =2,7г/куб. См, то сплавы на основе алюминия называются легкими.
Алюминий, как и медь, имеет высокую электро- и теплопроводность. Модуль упругости E=(7,07,5) МПа.
Алюминий является коррозийно-стойким материалом, так как на его поверхности появляется пленка окислов, защищающая основной металл от коррозии. Чистый алюминий имеет низкую прочность и применяется для производства деталей, не воспринимающих силового воздействия. Он хорошо деформируется пластически, успешно сваривается, но плохо обрабатывается механически. По этой причине из алюминия изготавливают трубопроводы, резервуары, палубные надстройки речных и морских судов и т.п. Из чистого алюминия изготавливают также металлическую фольгу, токопроводящие и кабельные материалы.
На основе алюминия получают различные сплавы, которые существенно изменяют его свойства. Наибольшее распространение получили сплавы Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Si. По технологическим признакам алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые, т. е. получаемые пластическим деформированием, и питейные, предназначенные для получения фасонных деталей методом литья.
Литейные сплавы на базе алюминия (А1 - Си , А1 - Mg, Al - Si, Al-Zn-Mg- Si) благодаря низкой плотности и хорошей технологичности широко используются в самолетостроении, судостроении, автомобилестроении, строительстве и других областях. Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы системы Al-Cu (силумины), которые применяются для литья деталей сложной формы. С целью улучшения механических характеристик силумины легируют натрием. Отливки алюминиевых сплавов подвергают термической обработке и процедуре старения. Сплавы Al-Mg сильно повышают коррозийную стойкость, но ухудшают литейные качества. Эти отливки рекомендуется использовать для работы в агрессивных средах и в судостроении.
Легируя сплавы такими добавками, как Ti, Ni, Se , можно получать жаропрочные материалы, которые используются для изготовления поршней головок двигателей и других деталей, работающих в условиях высоких температур.
Наиболее известным представителем класса деформируемых сплавов является дюралюминий (Al-Cu-Mg), который получил распространение в авиационной технике и транспортном машиностроении. Марганец добавляется в состав сплава для повышения коррозийной стойкости. Часто в такие сплавы добавляют присадки в виде Cr,Zn,Fe,Si. Сплав хорошо обрабатывается и потому широко используется в производстве листового и профильного проката. Для повышения прочности такие сплавы часто подвергаются закалке при температуре 500-520C с последующим охлаждением в воде и выдержкой при нормальной температуре в течение 75100 часов (естественное старение). Кроме того, деформируемые сплавы подвергаются обработкой давлением с последующей механической обработкой. Такую технологию применяют для изготовления деталей с высокой прочностью, например, дисков центробежных машин, деталей компрессоров и т. д.
Помимо вышеперечисленных, в машиностроении используется ряд других металлических сплавов, как правило, предназначенных для изготовления деталей с особыми свойствами. Например, сплав олова и свинца - баббит - обладает высокими антикоррозийными свойствами и применяется как материал при производстве вкладышей подшипников скольжения.
Неметаллические материалы это стекло, резина, пластмассы и другие материалы.
Пластические массы (пластмассы) - материалы на основе синтетических или природных высокомолекулярных смол (полимеров). Пластмасса может целиком состоять из смолы или представлять собой композиционный материал из полимерной основы (матрицы) и наполнителя, или из связующего и армирующих волокон (стекло, углерод и т. д.). Пластмассы бывают термопластические и термореактивные. Термопластические пластмассы могут быть использованы повторно. Они имеют значительно меньшую прочность и жесткость, применяются для изготовления малонагруженных деталей и благодаря хорошим антифрикционным свойствам используются как антифрикционные материалы.
При нагреве пластмассы способны размягчаться и становятся пластичными. В таком состоянии им придают необходимую форму, которую они сохраняют при нормальной температуре.
Пластмассы имеют малую плотность, низкую теплопроводность (12) т/куб м, высокий коэффициент линейного расширения (в 1030 раз больше, чем у стали), хорошие электроизоляционные свойства, высокую химическую стойкость, фрикционные и антифрикционные свойства.
К числу недостатков пластмасс можно отнести невысокую теплостойкость, низкий модуль упругости и склонность некоторых пластмасс к старению.
Резина - материал, получаемый вулканизацией смеси натурального либо синтетического каучука с серой и другими добавками (ингредиентами). Резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами. Она обладает также высокой износостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами и тем, что способна сопротивляться многим агрессивным средам. Резина может выдерживать большие деформациям, которые, в свою очередь, полностью обратимы. Модуль упругости для резины лежит в пределах 110МПа, что в тысячи и десятки тысяч раз больше, чем для других материалов. Высокая эластичность и определяет область применения деталей из резины. Резина используется для изготовления шин, упругих муфт, амортизаторов, различного рода упругих элементов высокой податливости, различного рода уплотнений и т. п.
Серьезным недостатком является низкая прочность резиновых деталей. По этой причине для повышения прочности резину армируют текстильными материалами либо стальными элементами.
Материалы порошковой металлургии.
Керамика - поликристаллический материал на основе соединений неметаллов. Если такой материал смешивается с металлами, то в результате получается металлокерамические материалы. Металлокерамические материалы изготовляются методами порошковой металлургии. В основе эти материалы представляют смесь керамики с металлами. Такое сочетание позволяет создавать материалы, имеющие высокие термическую прочность, износостойкость, коррозийную стойкость и стойкость к агрессивным химическим средам.
Технология изготовления таких изделий включает получение порошков металлов (а также их смесей с неметаллическими порошками), прессование и последующее спекание в пресс-формах. Полученные таким образом детали не требуют дальнейшей механической обработки. В результате такой технологии обработки материалы могут получаться пористыми, причем пористость достигает 1030. Такие материалы, имеющие низкий коэффициент трения который для контакта с металлом, f=(0,050,09), целесообразно использовать в качестве фильтров и антифрикционных материалов, а также вкладышей подшипников.
Металлокерамические материалы используются также и в других случаях, где их применение оправдано благодаря описанным выше свойствам.
1.5 Уточнение химического состава материала
В составе углеродистой стали кроме железа и углерода, содержится ряд постоянных примесей: кремний, марганец, сера, фосфор, кислород, азот, водород и другие элементы, которые, оказывают большое влияние на свойство стали. Присутствие примесей объясняется трудностью их удаления при выплавке (сера, фосфор) или переходом их в сталь при ее раскислении (кремний, марганец) или из шихты (хром, никель).
Структура стали без термической обработки, после медленного охлаждения состоит из смеси феррита и цементита, то есть структура такой стали или перлит + феррит, или перлит + цементит. Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию углерода.
Твердость цементита (H V 800) на порядок больше твердость феррита (HV 80) твердые частицы цементита повышают сопротивление деформации, уменьшая пластичность и вязкость. Таким образом, с увеличением, в стали, содержания углерода возрастают твердость, предел прочности и уменьшается ударная вязкость, относительное удлинение и сужение.
Увеличение содержания углерода сверх 0,40 % и уменьшение ниже 0,30% приводит к ухудшению обрабатываемости резанием. Увеличение содержания углерода снижает технологическую пластичность стали при горячей и, в особенности, при холодной обработке давлением и ухудшает ее свариваемость - способность материалов образовывать неразъемные соединения с заданными свойствами.
Марганец повышает прочность стали, не снижая пластичности и резко повышает хрупкость при высоких температурах (красноломкость). Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.
Сера является вредной примесью в стали, содержание ее в зависимости от качества стали не должно превышать 0,06 %. Сера нерастворима в железе. С железом она образует химическое соединение -сульфид железа ( Fe S). Соединение FeS образует с железом эвтектический сплав (эвтектику) с температурой плавления 988 ?C . при кристаллизации железоуглеродистых сплавов эвтектика располагается обычно по границам зерен. При нагревании стали до 1000 -1300 ?C эвтектика расплавляется и нарушается связь между зернами металла, то есть происходит охрупчивание, вызываемое оплавлением примесей по границам кристаллов.
Явление красноломкости может проявляться при ковке или прокатке стали, когда вследствие красноломкости на деформируемом металле в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины.
При наличиии в стали марганца образуется тугоплавкое соединение -сульфид MnS. В затвердевшей стали частицы MnS располагаются в виде отдельных включений, что исключает образование легкоплавкой эвтектики и явление красноломкости.
Газы (азот, водород, кислород) частично растворены в стали и присутствуют в виде хрупких неметаллических включений -оксидов и нитридов. Примеси, концентрируясь по границам зерен в виде нитридов и оксидов, повышают порог хладноломкости , понижают предел выносливости и сопротивления хрупкому разрушению. Так, хрупкие оксиды при горячей обработке стали давлением не деформируются, а крошатся и разрыхляют металл.
Анализируя каждую группу материалов можно сделать вывод, что для изготовления кернера подходит углеродистая инструментальная сталь, а также сталь с небольшим содержанием легирующих элементов. Инструментальными называются стали углеродистые и легированные, содержащие углерод более 0,7 %, применяемые для изготовления инструмента. Легированные инструментальные стали, не обладающие теплостойкостью применяют для инструмента не подвергающегося в работе нагреву выше 200-250° С
Исходя из ориентировочного состава, по справочной литературе подбираем несколько вариантов подходящего материала:
· У7, У7А - Для обработки дерева, пневматических инструментов небольших размеров, кузнечных штампов и др.
· У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А - Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. Для обработки дерева, накатных роликов, плит и стержней для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов и т. д.
· У10, У10А, У11, У11А - Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. Для обработки дерева, штампов холоднел штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных), калибров простой формы и пониженных классов точности, накатных роликов, напильников, шаберов слесарных, напильников, и т. д.
· У12, У12А - Для метчиков ручных, напильников, шаберов слесарных, штампов для холодной штамповки обрезных и вырубных небольших размеров и без переходов по сечению.
Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной.
1.6 Выбор материала
Анализируя каждую группу материалов можно сделать вывод, что для изготовления кернера подходит углеродистая инструментальная сталь.
Наиболее мягкой и вязкой сталью из выбранных является сталь У7А HRC 56-58, поэтому ее применяют для инструмента, подвергающегося в работе толчкам и ударам. Твердость остальных сталей в закаленном состоянии не зависит от содержания углерода, однако износоустойчивость с повышением содержания углерода возрастает.
Достоинства - дешевизна, хорошая обрабатываемость.
Недостатки - малая прокаливаемость и образование трещин при термической обработке.
Выбираем углеродистую инструментальную сталь ГОСТ 1435-74 марки У7А и У8А.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы, исходя из назначения инструмента, определили условия работы, исходя из условий работы - указали требования, предъявляемые к данному инструменту, из требований - определились со свойствами материала, и от них - попытались подобрать необходимый химический состав материала.
Мы получили необходимые навыки по - работе с литературой, выбору оптимальных материалов для деталей машин и инструментов, углубили свои знания о свойствах металлов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для ВУЗОВ. 6-е изд - М.: Металлургия, 1986.
2. Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела: Учебник для проф. учеб. заведений. Н.И. Макиенко. - 5-е изд., стеореотип. - М.: Высшая школа, 2002.
3. Марочник сталей и сплавов (Марочник сталей и сплавов) Под.ред. Сорокина В.Г. -М.: Машиностроение, 1989.
4. Методическое пособие по методам измерения металлов и сплавов. -М.: Издательство стандартов, 1987.
5. Мозберг Р.К. Материаловедение (ВАЛГУС) Таллин, 1976. 554 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Технический расчет и подбор материал для изготовления кернера так, чтобы он удовлетворял ряду требований (срок службы, себестоимость, технология изготовления). Обоснование обеспечения конструкционной прочности кернера в заданных условиях работы.
курсовая работа [814,3 K], добавлен 04.04.2008Классификация композиционных материалов, их геометрические признаки и свойства. Использование металлов и их сплавов, полимеров, керамических материалов в качестве матриц. Особенности порошковой металлургии, свойства и применение магнитодиэлектриков.
презентация [29,9 K], добавлен 14.10.2013Требования к конструкционным материалам. Экономические требования к материалу определяются. Марки углеродистой стали обыкновенного качества. Углеродистые качественные стали. Цветные металлы и сплавы. Виды термической и химико-термической обработки стали.
реферат [1,2 M], добавлен 17.01.2009Общие правила техники безопасности при работе с металлом. Требования к организации рабочего места слесаря. Слесарный и мерительный инструмент. Сущность и методы нанесения разметки. Понятие и виды рубки, правки, отпиливания, клепки и сверления металла.
отчет по практике [1,4 M], добавлен 27.04.2011Теория термической обработки. Превращения в стали при нагреве и охлаждении. Отжиг и нормализация. Дефекты термической обработки. Дефекты при отжиге и нормализации. Дефекты при закалке. Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение стали.
доклад [411,0 K], добавлен 06.12.2008Основные понятия и технологические процессы порошковой металлургии. Сущность изготовления деталей и заготовок по этому методу. Экономическая целесообразность применения порошковой металлургии в промышленности, основные направления и перспективы развития.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 04.06.2009Совокупность методов изготовления порошков металлов и сплавов. Преимущества порошковой металлургии. Изготовление пористых материалов. Получение материалов высокой чистоты. Использование продукции порошковой металлургии в других отраслях промышленности.
презентация [495,7 K], добавлен 07.02.2011Понятие, общая характеристика и виды термической обработки стали. Особенности основных этапов собственно-термической обработки стали, а именно отжига, нормализации, закалки, отпуска и старения. Отпускная хрупкость I, II рода и способы ее устранения.
лабораторная работа [38,9 K], добавлен 15.04.2010Теоретические основы термической обработки стали. Диффузионный и рекристаллизационный отжиг. Закалка как термообработка, при которой сталь приобретает неравновесную структуру и повышенаяеться твердость стали. Применение термической обработки на практике.
лабораторная работа [55,6 K], добавлен 05.03.2010Проектируемый участок предназначен для термической обработки шевинговального инструмента. Обзор термической обработки шевера, выполненного из стали Р18, предназначенного для шевингования незакалённых зубьев зубчатых колёс срезанием тонкой стружки.
курсовая работа [53,0 K], добавлен 24.12.2008
