Испытания свойств металлов

  Валы бывают:

- прямые;

- коленчатые;

- гибкие.

Оси небольшой  длины изготавливают одного диаметра, а длинные и сильно нагруженные  – фасонными. Торцы валов для облегчения установки вращающихся на них деталей и предупреждения травмирования рук делают с фасками. Диаметры посадочных участков валов, на которых устанавливаются вращающиеся детали, должны быть согласованы с ГОСТ 6636-69.

Валы изготавливают  из углеродистых и легированных конструкционных  сталей, так как они обладают высокой  прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легкостью  получения прокаткой цилиндрических заготовок и хорошей обрабатываемостью  на станках.

Для валов  без термообработки используют, стали  марок:

                              Ст3, Ст4, Ст5, 25, 30, 35, 40 и 45.

Валы с  повышенными требованиями изготавливают  из среднеуглеродистых и легированных сталей:           35, 40, 40Х, 40НХ и др.

 

2 Обзор существующих методов и  средств контроля радиального  биения

 

Радиальное  биение – разность Δ наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной к базовой оси (рисунок 2.2).

                                         

                                      Рисунок 2.2- Схема радиального биения

 

Радиальное  биение относится к суммарным  параметрам точности потому, что оно  является результатом совместного  проявления отклонения от круглости (отклонение формы) профиля рассматриваемого сечения  и отклонения его центра относительно базовой оси (отклонение расположения). В другой терминологии — отклонением  расположения при нормировании радиального  биения является эксцентриситет, когда  ось вращения детали не совпадает  с геометрической осью этой детали. Если пренебречь отклонением формы, т.е. отклонением от круглости, то радиальное биение выявит удвоенный эксцентриситет. Это обстоятельство часто используют, когда необходимо «выставить» ось  детали с осью вращения элемента, на котором эта деталь располагается, например, на планшайбе станка для  обработки.

В этом случае по результатам измерения радиального  биения деталь смещают и добиваются устранения радиального биения или  оставляют его в допускаемых  пределах. На практике эту процедуру  часто называют «центрированием», что  может быть и не очень точно, так  как стремятся добиться совпадения не центров детали с вращающимся  центром, а совпадения оси детали с осью вращения. Однако измерение  радиального биения осуществляется в сечении, т.е. фактически совмещают  центр сечения с осью вращения.

Строго говоря, под радиальным биением следует  понимать непостоянство радиусов в  сечении тела вращения плоскостью перпендикулярной оси. Поэтому иногда нормируют радиальное биение вместо отклонения от круглости, когда нет специальных средств  измерений (кругломеров). Во многих случаях  такое суммарное нормирование больше характеризует эксплуатационные свойства детали.

Следует иметь  в виду, что когда нормируется  радиальное биение, то не выявляются отклонения расположения и формы образующих поверхности вращения, так как  измеряется только одно сечение в  плоскости перпендикулярной оси.

Допуск  радиального биения, как и допуск полного радиального биения, является

суммарным допуском формы и расположения и представляет предел, ограничивающий  допускаемое  значение  суммарного  отклонения формы и

расположения, которое является результатом  совместного проявления отклонений формы и расположения рассматриваемой поверхности (или профиля)

относительно заданных баз.

Допуски формы  и расположения, цилиндрических поверхностей установлены в

зависимости от интервала размеров и степени точности. Стандартом ГОСТ 24643—81 (п. 5) предусматривается 16 степеней точности, с 1 по 16 в порядке уменьшения точности.

Поле  допуска – область на плоскости, перпендикулярной к базовой оси, ограниченная двумя концентричными окружностями с центром, лежащим на базовой оси, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску радиально биения Т (рисунок 2.3).

                                     

 

                                              Рисунок 2.3- Поле допуска

 

 

 2.1 Методы  измерения радиального биения

 

Радиальное  биение измеряют следующими методами:

Для измерения  радиального биения вала (или цилиндрической детали) относительно оси центров  применяют закрепление детали в  центрах и при вращении проверяют  биение с помощью измерительной  головки. При этом могут быть применены  горизонтальные или вертикальные центры (рисунок 2.4). В случае установки детали в вертикальных центрах зазор между центром и деталью распределяется равномернее, что снижает погрешность измерения в целом.

                      

                                        Рисунок 2.4- Измерения радиального биения вала     

                                                           относительно оси центров    

       

Если деталь имеет в местах установки центров  отверстия, то применяют специальные  контрольные оправки и измеряют биение с помощью измерительной  головки (рисунок 2.5). 

                                           

                                       Рисунок 2.5- Измерения радиального биения

                                                   при помощи измерительной головки

 

При измерении  радиального биения относительно боковой  цилиндрической поверхности детали (рисунок 2.6), деталь 1 укладывают базовой поверхностью на призмы 2. Для ускорения проверки радиального биения применяют приспособление с резиновым роликом 4, прижимающими проверяемую деталь к призмам и вращающим ее. Отклонения фиксируются прибором 3.

                                   

                                               Рисунок 2.6- Измерение радиального биения

                                      относительно боковой цилиндрической  поверхности детали

 

При вертикальном расположении детали (рисунок 2.7), деталь можно устанавливать на вращающийся столик 2, который имеет центрирующее устройство. Такая конструкция имеет меньшие габариты, чем при использовании вертикальных центров. Деталь 1 закрепляется на столике неподвижно и вращается вмести с ним. Величина радиального биения фиксируется прибором 3.

                                   

                                           Рисунок 2.7- Измерение радиального биения

                                                  при вертикальном расположении детали

 

Установка детали на вращающемся столике (рисунок  2.8) дает возможность измерять радиальное биение как внешней, так и внутренней поверхности цилиндра, если это необходимо.

                                          

                          Рисунок 2.8- Установка детали на вращающемся столике

 

Измерение радиального  биения при установке детали в  трехкулачковом патроне (рисунок 2.9) производится в процессе изготовления детали, что позволяет уменьшить количество брака непосредственно контролируемого параметра в процессе точения.

                                                  

                                        Рисунок 2.9- Измерение радиального биения

                                    при установке детали в трехкулачковом  патроне

 

 

 

 

  3 Выбор целесообразной конструкции прибора и описание

его принципа действия

                                     

Индикатор часового типа применяют для измерения  размеров, отклонений формы и взаимного  расположения поверхностей  (радиальное биение, торцовое биение и др.).

Индикаторы  цифровые  1МИГЦ-индикаторы  нового поколения имеют улучшенную дискретность отсчета и возможность подключения  к ПК как проводным, так и беспроводным способом.

Индикатор с  цифровым отсчетным устройством  ИЧЦ-10 (рисунок 2.10)  предназначен для измерения линейных размеров изделий абсолютным и относительным методами, определения величины отклонений от заданной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Применяется в машиностроении, приборостроении  и других отраслях промышленности.

                        

                      Рисунок 2.10 — Индикатор с цифровым отсчетным устройством ИЧЦ-10 

 

Сервисные функции:

- переключение  с метрической системы измерения  на английскую и обратно;

- наличие  аналоговой индикации (шкала «минус 25 ÷ 0 ÷ +25», с изменяемой дискретностью  отсчета 0,001мм или 0,01мм);

- возможность  ориентации (в вертикальной плоскости)  дисплея в положении, удобном  для наблюдения за показаниями;

- переключение  с абсолютных  на относительные измерения и обратно;

- установка  пределов допустимых отклонений;

- режим индикации  максимальных, минимальных или    суммарных размеров и отклонений  в серии;

- сигнализация  отклонений измеренных значений  от установленных пределов допустимых  значений;

- установка  точки первоначального отсчета  и базового смещения.

 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 Основные  технические характеристики индикатора  с цифровым отсчетным устройством  1МИГЦ в зависимости от класса  точности указаны в таблице  2.1.

Таблица 2.1

Наименование параметра	Класс точности
	0 кл. 1 1 кл.
Диапазон измерений, мм	0-10.000
Дискретность цифрового отсчета, мм /дюймы	0,001/0,0001
Предел допускаемой погрешности  индикатора, мкм, в пределах: 1,0мм на участке от 0,0 до 1.0 мм диапазона                                                                                                                   измерений; всего диапазона измерений	±2 ±5	±4 ±10
Вариация показаний, мкм. не более	9	3
Размах показаний, мкм, не более	2	3
Наибольшее измерительное усилие, Н	2.0

 

Для работы индикатор укрепляют в различные  стойки или специальные гнезда приборов относительного метода измерения.

Призма поверочная и разметочная  (рисунок 2.11) предназначена для разметки и установки деталей и изделий цилиндрической формы при контрольных операциях.

 

                     

                                               Рисунок 2.11- Призма поверочная

 

Призма (рисунок  2.12) состоит из корпуса 1, накладки 2 и двух винтов 3 для крепления. Корпус призмы в верхней плоскости имеет призматическую выемку с доведенными поверхностями. По обеим сторонам призматической выемки имеется по три резьбовых   отверстия, предназначенных для установки накладки в любом из трех сечений призмы. Нижняя плоскость корпуса призмы имеет две доведенные

поверхности.

Техническая характеристика призмы

Диаметр устанавливаемых  в призму валов, мм ..............................8...80

                                   

                              

                                                     Рисунок 2.12- Призма

                                                      

Контролируемую  деталь устанавливают базовыми поверхностями  на призмы (рисунок 2.13). Радиальное биение определяют как разность между наибольшим и наименьшим показаниями измерительной головки, закрепленной на стойке, за один оборот детали   

                                                  

Рисунок 2.13 –Схема измерения радиального биения с базированием в двух соосных призмах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  Заключение

 В ходе  проделанной работы были изучены основные методы испытаний механических свойств, стали, разобраны принципы проектирования контрольно-измерительных устройств в зависимости от вида контролируемого параметра на основе анализа существующих методов и средств контроля и разработки метрологической характеристики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Список использованной литературы      

 

1. Бернштейн МЛ., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.:

Металлургия, 1979. - 495 с.

2. Выбойщик В.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебное пособие к лабораторным работам и для самостоятельного изучения методов и средств измерения. компьютерная версия.-2-е изд., перер.-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005.-47 с.
3. Жуковец И. И. Механические испытания металлов. - М., Высшая школа,. 1986, 22 с.
4. Золоторевский В.С. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.
5. Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. – М.: Академия, 2008, 784 с. 
     
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

Нормативные ссылки      

 

 

 ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на  растяжение.

2. ГОСТ 9651-81 Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах.
3. ГОСТ 18661-73 Сталь. Измерение твердости методом ударного отпечатка.
4. ГОСТ 7268-82 Сталь. Метод определения склонности к механическому старению и испытанию на ударный изгиб.
5. ГОСТ 7564-73 Сталь. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний.
6. ГОСТ 9454-78 Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.
7. ГОСТ 14019-2003 Материалы металлические. Метод испытания на изгиб.
8. ГОСТ 11150-84 Металлы. Методы испытания на растяжение при пониженных температурах.
9. ГОСТ 8817-82 Металлы. Метод испытания на осадку.
10. ГОСТ 8818- Металлы. Метод испытания на сплющивание.
11. ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
12. ГОСТ 10006-80 Трубы металлические. Метод испытания на растяжение.
13. ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна. Методы механических испытаний.
14. ГОСТ 25.503-97 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний. Метод испытания на сжатие.
15. ГОСТ 5521-93 Прокат стальной для судостроения. Технические условия.
16. ГОСТ 8693-80 Трубы металлические. Метод испытания на бортование.
17. ГОСТ 8694-75 Трубы. Метод испытания на раздачу.
18. ГОСТ 8695-75 Трубы. Метод испытания на сплющивание.
19. ГОСТ 11706-78 Трубы. Метод испытания на раздачу кольца конусом.