Презентация. Лекция-1. Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Внимание! 

ФИЛИАЛ РОССИЙКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) имени И.М. ГУБКИНА В г.ТАШКЕНТЕ

Лекция № 1 по курсу

«Технология конструкционных материалов»

Разработал: Желтухин А.В.

Тема:

«Введение. Общие сведения

об основных машиностроительных материалах».

Ташкент 2018

План

• Введение.

2. Общие сведения об основных машиностроительных материалах.

3. Получение металлов из руд.

4. Производство чугуна.

5. Продукция доменного производства.

Цели и задачи

Основной целью дисциплины «Технология конструкционных материалов» является формирование у студентов представлений о структуре технологических процессов современного машиностроительного производства и этапах жизненного цикла выпускаемых изделий.

Анализируя последовательность и содержание всех этапов создания и эксплуатации изделий, студент приобретает знание основ разработки технологии их изготовления.

Важным этапом при создании изделия является процесс проектирования. Необходимо принимать такие конструкторско-технологические решения, чтобы они соответствовали эксплутационным требованиям к изделию и современному уровню развития технологий.

Основные понятия и определения

• Производственный процесс - представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на определённом предприятии, для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

• Технологический процесс - часть производственного процесса, который приводит к изменению формы, размеров и свойств детали .

• Маршрутная технология – это технологический процесс, выполняемый в определённой последовательности операций без указания переходов и режимов обработки.

• Деталь – изделие, изготовленное из материала одной марки без применения сборочных операций или с использованием местных соединительных операций (сварки, пайки, склеивания и т. п.).

Основные понятия и определения

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой сборочными операциями .

• Рабочий ход – это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.

• Вспомогательный ход – это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойства заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода (например: подвод инструмента к заготовке) .

• Холостой ход – это движение при, котором не совершается полезная работа.

Основные этапы производственного процесса

№

Состав

Технологический процесс заготовительного производства

Задача

1.

1. Литьё;

2. Сварка;

3. Обработка давлением;

4. Специальные методы получения заготовок;

Технологический процесс обработки

2.

Основная задача - формообразование деталей машин. Заготовка принимает форму детали.

1. Резанье;

2. Поверхностное пластическое деформирование;

3. Электрофизическая и электрохимическая, термическая обработка;

4. Термическая и химико-термическая обработка;

5. Нанесение покрытий;

Технологический процесс сборки

3.

Основная задача - коррекция формы, обеспечение точности и качества деталей.

1. Пригонка;

2. Соединение;

3. Регулировка;

4. Контроль;

Основная задача - сборка машины и обеспечение её качества.

Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Чугун  - сплав железа с углеродом.

Содержание углерода в чугуне не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний), сплавы с содержанием углерода менее 2,14 % называются сталью.

Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита.

В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют:

- Белый чугун;

- Серый чугун;

- Ковкий чугун;

- Высокопрочный чугун;

Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Белый чугун

В белых чугунах весь углерод находится в связанном виде (Fe 3 C). В зависимости от количества углерода делятся на:

- эвтектические (4,3 % углерода);

- заэвтектические (4,3—6,67 % углерода).

Цементит в изломе — светлый, поэтому такие чугуны назвали светлыми.

Белые чугуны применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путём отжига.

Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Серый чугун

Чугун серый — сплав железа с углеродом, в котором присутствует графит в виде хлопьевидных, пластинчатых или волокнистых включений.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличия в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном на растяжение или на изгиб; чугуны используются лишь при работе на сжатие.

Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. 

Общие сведения об основных машиностроительных материалах

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна — феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил своё название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число — предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Получение металлов из руд

В природе большинство металлов существует в виде химических соединений. !!! Кроме самородных металлов – те, которые существуют в свободном состоянии в природе (медь, ртуть, серебро, золото, платина и другие). Для добычи золота применяется либо механическое отделение от примесей, либо извлечение с помощью реагентов.

Остальные металлы представлены в виде руд – минералов или различных горных пород, в составе которых имеются соединения металлов, из которых их можно извлечь промышленным способом. Чаще всего руды содержат оксиды металлов или их соли (карбонаты, сульфиды и т. д.).

Часто в рудах находятся соединения нескольких металлов, тогда их называют полиметаллическими (свинцово-серебряные, медно-цинковые и т. д.).

Получение металлов из руд

Основные способы получения металлов из руд связаны с восстановлением их из оксидов с помощью углерода: из железной руды выплавляется чугун, из оловянного камня – олово, а других металлов – из их оксидов.

Любой металлургический процесс сводится к восстановлению катионов металлов различными восстановителями. Чтобы осуществить процесс получения металла из руды, нужно подобрать восстановитель в соответствии с активностью металла, учесть экологические и экономические факторы, а также технологическую целесообразность процесса.

Технологии получения металлов:

- Пирометаллургическая;

- Гидрометаллургическая;

- Электрометаллургическая;

Производство чугуна

Главный исходный материал для производства чугуна в доменных печах – железные руды .

Железная руда состоит из рудного вещества и пустой породы .

Рудным веществом чаще всего являются окислы, силикаты и карбонаты железа.

Пустая порода обычно состоит из кварцита или песчаника с примесью глинистых веществ и реже – из доломита или известняка.

В зависимости от рудного вещества железные руды бывают богатыми, которых используют непосредственно, и бедными, которых подвергают обогащению.

Конструкция доменной печи

Внешний вид доменной печи

Производство чугуна

Производство чугуна

Продукция доменного производства

Конечными продуктами доменной плавки

являются чугун, шлак (выпускаются из

доменной печи в огненно-жидком виде) и

доменный газ.

Чугун является основным продуктом

доменного производства, а шлак и

Доменный газ и шлак - побочными.

Шлак — побочный продукт, он является

очень дешевым строительным материалом

высокого качества и идет на изготовление

цемента, бетона, кирпича, на грунтовку

дорог .

Заключение

1. Материалы, подобранные в определенной пропорции, называют шихтой.

2. Чтобы получить тонну чугуна, нужно около 1,7-1,9 Т железной руды; кокса обычно расходуется около 800 кг, флюса — примерно 200 кг. Больше всего требуется воздуха. Он поступает с мощных воздуходувных станций.

3. Из доменной печи выходит, кроме чугуна, огромное количество доменного газа — 4-5 Т на каждую тонну чугуна. Доменный (колошниковый) газ — хорошее топливо. Его используют для нагрева воздуха в кауперах и для других целей. Шлак идет на изготовление цемента.

4. Современная печь вместе со всеми сооружениями и металлоконструкциями, футеровкой (огнеупорной кладкой) и находящимися в ней шихтовыми материалами и продуктами плавки может иметь массу свыше 30 тыс. т.