Контрольная работа по "Материаловедению"

 

 

*В высоколегированных  сталях   (нельзя  ставить  в  конце  обозначения марки).

Буква А в конце марки  стали свидетельствует о том, что она высококачественная и  в ней находится минимальное  количество серы и фосфора. Обозначение  сварочной проволоки состоит  из букв Св (сварочная) и буквенно-цифрового  обозначения ее состава. Например, проволока  из низкоуглеродистой кремнемарганцевой  стали, содержащей 1,40—1,8% Мn и 0,60—0,85% Si, обозначается Св-08Г2С по ГОСТ 2246—70.

Проволока для изготовления электродов для сварки алюминия и  его сплавов маркируется: АО, А1, АД, АД1, АМц, АМг и т. д., где цифра  показывает общее количество примесей (ГОСТ 7871—75). Выпускается также стальная наплавочная проволока по ГОСТ 10543—75.

Для сварки меди и ее сплавов  применяют электроды со стержнями  из медной проволоки M1 и М2, бронзы Бр.КМцЗ-1 и др. Медь маркируется буквой М, бронзы — буквами Бр. 

 

Типы электродов и их применение

Электроды, применяемые для  сварки и наплавки, классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных  работ), технологическим особенностям (для сварки в различных пространственных положениях, для сварки с глубоким проплавлением и для ванной сварки), виду и толщине покрытия, химическому  составу стержня и покрытия, характеру  шлака, механическим свойствам металла  шва и способу нанесения покрытия (опрессовкой или окунанием ).

Основными требованиями для  всех типов электродов являются:

обеспечение стабильного  горения дуги и хорошего формирования шва; 
получение металла сварного шва заданного химического состава; 
спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия; 
минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки; 
легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий; 
сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течение определенного промежутка времени;       
минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие  группы:

«В» — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - 49 типов; 
«Л» — для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа - пять типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150); 
«Т» — для сварки легированных теплоустойчивых сталей - девять типов; 
«У» — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву; 
«Н» — для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — 44 типа.

Цифры в обозначениях электродов для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности  металла шва.

По толщине покрытия электроды  подразделяются на электроды с тонким, средним, толстым и особо толстым  покрытиями.

По виду покрытия электроды  подразделяются: с кислым покрытием  — А; с основным покрытием —  Б; с целлюлозным покрытием —  Ц; с рутиловым покрытием —  Р; с покрытием смешанного вида —  с двойным обозначением; с прочими  видами покрытий — П.

Выпускаемые промышленным способом электроды в зависимости от допустимого  пространственного положения сварки могут делиться на четыре группы:

электроды, которыми можно  варить во всех положениях шва — 1; 
электроды, предназначенные для всех положений, кроме вертикального сверху вниз — 2; 
для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3; 
для нижнего и нижнего в лодочку — 4.

Электроды обозначаются буквой «Э», а затем следуют цифры, указывающие  прочностные характеристики наплавленного  металла. Например, обозначение Э-42 указывает, что электроды этого  типа обеспечивают минимальное временное  сопротивление 420 МПа. Если в обозначении  после цифр стоит буква «А», то это означает, что этот тип электрода  обеспечивает более высокие пластические свойства наплавленного металла. Электроды  различают по маркам, которые указаны  в их паспорте. Одному и тому же типу электродов может соответствовать  несколько марок. К примеру, электродам типа Э-46 соответствуют марки АНО-4, МР-3 и некоторые другие; для электродов типа Э-42 соответствуют марки УОНИ-13/45 и СМ-11. Область применения некоторых  типов электродов можно определить по таблице.

Типы электродов и их применение 

 

Тип электрода	Относительное удлинение, %	Назначение
Э70 Э85 Э100 Э125 Э150	14 12 10 8 6	Сварка легированных конструкционных  сталей повышенной и высокой прочности  с временным сопротивлением 600 МПа
Э55 ЭбО	20 18	Сварка углеродистых и  низколегированных конструкционных  сталей с временным сопротивлением 500-600 МПа
Э38 Э42 Э46 Э50	14 18 18 16	Сварка углеродистых и  низколегированных конструкционных  сталей с временным сопротивлением до 500 МПа
Э42А Э46А Э50А	22 22 20	Сварка углеродистых и  низколегированных инструкционных сталей с повышенными требоваиями  к пластической ударной вязкости

 

 

Примечание: Для электродов типа Э70, Э85, Э100, Э150 механические свойства указаны после термообработки.

Перед сваркой необходимо ознакомиться с надписью на этикетке пачки. К примеру, если на упаковочной  пачке стоит условное обозначение: 
Э42 - УОНИ- 134/45 - УД 
Е432(5) - Б1 = ОП то это означает:

Э42А — тип электрода  с прочностной 420 Мпа; УОНИ — 13/45 —  марка электрода; 
3 — диаметр электрода = 3 мм: 
У —  назначение электрода для  сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей; 
Д — электрод с толстым покрытием; 
Е432(5) — группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла; 
Б — вид покрытия; 
1 — для всех пространственных положений; 
= ОП — постоянный ток обратной полярности.

Условия хранения и транспортировки  электродов такие же, как и для  сварочной проволоки. При необходимости  электроды прокаливают не позднее, чем за 5 суток перед сваркой. После  этого электроды хранят в запаянных  полиэтиленовых пакетах без доступа  воздуха. Прокаливать электроды  более двух раз (не считая прокалку при их изготовлении) нельзя, так  как покрытие может отслаиваться и осыпаться.

 

5.Опишите износ  инструмента при резании.Виды  и характеристика  изнашивания.

Одним и наиболее важным показателем эксплуатации режущего инструмента  является его работоспособность, определяющая состояние, при котором режущий инструмент выполняет свою работу, имея износ рабочих поверхностей, меньший критического значения. Обеспечить максимизацию работоспособности,  значит повысить рост производительности труда, сэкономить дорогостоящий материал, энергию и трудовые ресурсы.         
  Работоспособность режущего инструмента  может быть повышена благодаря такому изменению поверхностных свойств инструментального материала, при котором контактная поверхность инструмента будет наиболее эффективно сопротивляться абразивному, адгезионному, коррозийно-окислительному и др. видам износа как при комнатной, так и при повышенной температурах. Так же инструментальный материал должен обладать достаточным запасом прочности при сжатии, изгибе, приложении ударных нагрузок.  
 Большинство инструментальных материалов обладают лишь несколькими из указанных выше свойств, что резко снижает их область применения. Например, инструменты из быстрорежущей стали обладают  относительно невысокой теплостойкостью, средней твердостью, небольшими прочностью при изгибе и ударной вязкостью; керамические режущие инструменты имеют повышенную твердость, износостойкость и высокую теплопроводность, но им присущи низкая ударная вязкость и повышенная хрупкость.  
Из большего количества видов износа можно выделить основные:  
 -адсорбционно-коррозионно-усталостный(АКУ)  
      -абразивный  
-молекулярный(адгезионный)  
-аэро- игидроабразивный  
-коррозийный  
АКУ (адсорбционно-коррозионно-усталостный)  износ широко распространен в подвижных спряжениях, хорошо защищенных от проникновения в них абразивы. Объясняется это тем, что при скольжении, внедрившиеся микронеровности более жесткого тела деформируют поверхностные слои менее жесткого. При этом  деформация самих микронеровностей значительно меньше и ей можно пренебречь, считая микронеровности абсолютно жесткими. Деформирование поверхностных слоев менее жесткого тела приводит к уменьшению концентрации легирующих элементов в отдельных микрообъемах деформируемых слоев. Это служит очагом зарождения полос течения, которые возникают в более напряженных областях поверхностных слоев. В полосах течения при деформировании передвигаются дислокации, что повышает их концентрацию у границ пересечения. Взаимодействие дислокаций в этих местах приводит к разрыхлению в них материала и образованию микропор.  
В дальнейшем микропоры сливаясь образуют  микротрещины, которые объединяются в макротрещины. Макротрещины по мере силовых воздействий твердых тел в процессе трения увеличиваются в размерах и объединяются, приводя к появлению части износа.  
  При абразивном износе микронеровности более жесткого тела, частицы окружающей среды или продукты износа внедряются в поверхность менее жесткого из взаимодействующих тел, что приводит к его износу. Если внедряются микронеровности более жесткого тела в поверхность менее жесткого, то деформируя последнюю, они могут вызвать появление стружки. При износе под действием частиц окружающей среды или продуктов износа происходит внедрение микронеровностей в менее жесткое тело, а затем износ этими частицами поверхности более жесткого тела.  
 Аэро - и гидроизнос происходит в результате воздействия на поверхность материала твердых частиц, движущихся в потоках газа или жидкости.  
Молекулярный (адгезионный) износ – разрушение связей, возникающих в результате межатомных и межмолекулярных взаимодействий.  
Эти связи происходят между пленками, покрывающими поверхность твердого тела. Износ происходит, когда фрикционная связь на границе раздела оказывается прочнее, чем нижележащий материал.   
 Коррозийный износ распространен в средах (в смазочной и рабочей), содержащих коррозийно-активные вещества.  
Износ инструмента приводит не только к снижению точности размеров и геометрической формы обработанных поверхностей. Работа затупившимся инструментом вызывает рост силы резания. Соответственно увеличиваются составляющие силы резания, что вызывает повышенную деформацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность и изменяет форму обработанных поверхностей заготовок. Увеличиваются глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инструментом, что, в свою очередь, увеличивает теплообразование в процессе резания.  
Процесс резания сопровождается образованием теплоты.   Количество теплоты Q, выделяющееся в единицу времени, Дж/мин:  Q = P _zυ.  
Теплота образуется в результате упругопластического деформирования в зоне стружкообразования, трения стружки о переднюю поверхность инструмента, трения задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность заготовки.  
Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев инструмента до высоких температур (800-1000°С) вызывает структурные превращения в металле, из которого он изготовлен, снижение твердости инструмента и потерю режущих свойств. Нагрев инструмента вызывает изменение его геометрических размеров, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Погрешность формы обработанных поверхностей возрастает из-за непостоянства температурного поля по объему заготовки в процессе обработки, и после охлаждения обработанной заготовки возникают дополнительные погрешности обработанной поверхности. Температурные погрешности следует учитывать при наладке станков. Для определения погрешностей необходимо знать температуру инструмента и заготовки или количество теплоты, переходящей в них.  
Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку ведут в условиях применения смазочно-охлаждающих сред. В зависимости от технологического метода обработки, физико-механических свойств материалов обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, а также режима резания применяют различные смазочно-охлаждающие среды.  
Жидкости: водные растворы минеральных электролитов, эмульсии, растворы мыл; минеральные, животные и растительные масла; минеральные масла с добавлением фосфора, серы, хлора (сульфофрезолы), керосин и растворы поверхностно-активных веществ в керосине; масла и эмульсии с добавлением смазывающих веществ (графита, парафина, воска).  
Газы и газообразные вещества: газы СО₂, ССI , N₂; пары поверхностно-активных веществ; распыленные жидкости (туман) и пены 

Твердые вещества: порошки воска, парафина, петролатуна, битума; мыльные порошки.  
Чаще всего при обработке резанием применяют смазочно-охлаждающие жидкости. Обладая смазывающими свойствами, жидкости снижают трение стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей инструмента о заготовку. Одновременно снижается работа деформирования. Общее количество теплоты, выделяющейся при резании, уменьшается. Смазывающе-охлаждающие среды отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образования, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки. Смазывающее действие сред препятствует образованию налипов металла на поверхностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость обработанных поверхностей заготовки. Применение смазывающе-охлаждающих сред приводит к тому, что эффективная мощность резания уменьшается на 10-15%; стойкость режущего инструмента возрастает, обработанные поверхности заготовок имеют меньшую шероховатость и большую точность, чем при обработке без применения смазывающе-охлаждающих сред.  
При черновой и получистовой обработке, когда требуется сильное охлаждающее действие среды, применяют водные эмульсии. Количество эмульсии, используемой в процессе резания, зависит от технологического метода обработки и режима резания и колеблется от 5 до 150 л/мин. Увеличивать количество подаваемой жидкости рекомендуют при работе инструментов, армированных пластинками твердого сплава, что способствует их равномерному охлаждению и предохраняет от растрескивания. При чистовой обработке, когда требуется получить высокое качество обработанной поверхности, используют масла. Для активизации смазочных материалов к ним добавляют активные вещества – фосфор, серу, хлор. Под влиянием высоких температур и давлений эти вещества образуют с металлом контактирующих поверхностей соединения, снижающие трение – фосфиды, хлориды, сульфиды. При обработке заготовок из хрупких металлов, когда образуется стружка надлома, в качестве охлаждающей среды применяют сжатый воздух, углекислоту.  
Смазочно-охлаждающие среды по-разному подаются в зону резания. Наиболее распространена подача жидкости в зону резания через узкое сопло на переднюю поверхность инструмента под давлением 0,05-0,2 МПа. Более эффективно высоко-напорное охлаждение. В этом случае жидкость подают тонкой струей под давлением 1,5-2 МПа со стороны задних поверхностей инструмента. Весьма эффективным является охлаждение распыленными жидкостями – туманом, который подают со стороны задних поверхностей инструмента. В тех случаях, когда охлаждение режущего инструмента затруднено, используют подвод жидкости непосредственно в зону резания через полый режущий инструмент.  

  

 

 

 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

                          СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Лахтин Ю.М.,Леонтьева В.ГП. Материаловедение   М.,1980

2.Гуляев А.П.  Металловедение  М.,1977