- •§ 6.5. Резание абразивным инструментом………………………..217
- •Предисловие
- •Глава 1. Общие принципы создания технологии.
- •§ 1.1 Понятие технологического процесса.
- •§ 1.2 Стандарты iso 9000 (исо 9000).
- •Стандарты семейства исо 9000
- •Цели и задачи сертификации
- •§ 1.3 Программы обеспечения качества атомных станций, как
- •§ 1.4 Жизненный цикл изделия.
- •Глава 2. Металлы. Металлические сплавы.
- •§ 2.1 Строение атомов.
- •§2.2 Основные металлические свойства металлов.
- •§2.3. Упругость.
- •§2.4. Общие свойства металлов и сплавов, как веществ,
- •§2.5 Полиморфные превращения (ПфП)
- •§2.6. Сплавы [2].
- •§2.7. Сплавы с особыми физическими свойствами
- •§2.8. Сталь. [2]
- •§2.9. Термическая обработка стали.
- •§2.10. Чугун
- •§2.11. Цветные сплавы.
- •§2.12. Химико- термическая обработка (хто) поверхности
- •§2.13. Композиционные материалы с металлической
- •§2.14 Разрушение металлов и сплавов.
- •§2.15. Механизм процесса разрушения.
- •§2.16. Изнашивание и износостойкость металлов [3].
- •§2.17. Пути повышения прочности деталей.
- •§2.18. Выбор сталей для деталей машин и механизмов [2].
- •§ 2.19. Коррозия и электрохимическая коррозия металлов.
- •§ 2.20 Окисные пленки
- •§ 2.21. Электрохимическая коррозия (эхк).
- •Глава 3. Неметаллические материалы
- •§ 3.1 Полимеры.
- •§ 3.2 Пластические массы.
- •§ 3.3 Резиновые материалы.
- •§ 3.4 Клеящие материалы и герметики.
- •§ 3.5 Рабочие и смазочно-охлаждающие жидкости
- •§ 3.6 Основы технологии производства резино-технических
- •§ 3.7 Основные положения технологии окрашивания
- •Глава 4. Литье.
- •§ 4.1. Некоторые свойства жидких расплавов.
- •§ 4.2 Требования к моделям и литым деталям.
- •§ 4.3 Формовочные смеси.
- •§ 4.4 Основные способы получения литых деталей.
- •§ 4.5 Характерные особенности способов литья.
- •§ 4.6 Брак литья.
- •§4.7 Изготовление деталей методами порошковой
- •Глава 5. Обработка заготовок методами
- •§ 5.1. Сущность процесса пластического деформирования
- •§ 5.2. Основные математические соотношения при
- •§ 5.3. Гибка
- •§ 5.4. Штамповка
- •§ 5.5. Изготовление и закрепление труб.
- •Глава 6. Резание металлов
- •§ 6.1. Сущность процесса резания.
- •§ 6.2. Шероховатость.
- •В таблице 6.2 приведены значения коэффициентов. Шлифование (круглое, предварительное и получистовое)
- •§ 6.3.Энергозатраты процесса резания.
- •§ 6.4. Современные способы сверления отверстий.
- •§ 6.5.Резание абразивным инструментом.
- •§ 6.5. Механическое полирование
- •§ 6.6. Механическая (лезвийная) обработка алмазом,
- •Глава 7
- •§7.1. Основные положения сварки.
- •§7.2. Электрическая сварочная дуга.
- •§7.3. Особенности процесса плавления металла в дуге.
- •§7.3. Основные реакции в зоне сварного шва.
- •§7.4. Формы сварных соединений
- •§7.5 Динамическая прочность сварных соединений.
- •§7.6. Основные требования к подготовке деталей к сборке под
- •§7.7 Электросварка в cреде защитных газов (см. Рис.7.1,д).
- •§7.8. Наплавочные работы.
- •§7.9. Контактная электросварка.
- •§7.10. Газовая сварка и кислородная резка (рис. 7.14).
- •§7.11. Сварка цветных металлов и их сплавов.
- •§7.12.Сварка чугуна.
- •§7.13. Сварка полимеров и пластмасс.
- •§7.14. Пайка металлов.
- •§7.15. Контроль качества изготовления заготовок и сварных
- •§7.16 Резьбовые соединения
- •§7.17 Сборка соединений с гарантированным натягом.
- •§7.18. Соединения деталей с помощью заклепок и точечного
- •§7.19 Точность обработки и сборки.
- •Глава 8.
- •§8.1. Электроимпульсная обработка металлов (эим)
- •§ 8.2. Электроконтактная обработка. (эко)
- •§ 8.3. Плазменная обработка (по)
- •§ 8.4. Электронно-лучевая обработка (эло)
- •§ 8.5. Лазерная обработка (ло)
- •§ 8.6. Электрохимическая обработка (эхо)
- •§8.7. Электрохимическое полирование.
- •§8.8. Гидроструйная обработка заготовок
- •§8.9. Ультразвуковая обработка (узо)
§2.11. Цветные сплавы.
Медь (Cu) используется очень давно.
Свойства: температура плавления 1083С; температура кипения 2360С; предел прочности вр= 220 МПа (холодным деформированием можно сделать вр= 450 МПа, = 3%); удельный вес =8,94 г/см3; НВ35; удельное электросопротивление э= 0,0175 Ом*мм2/м ; легко пластически деформируется как в холодном, так и в горячем состоянии.
Кристаллической решеткой меди является гранецентрированный куб; а= 0,316нм.
Товарная медь по ГОСТ 854- 66 может иметь 10 марок: М00, М0, М0б; М1; М1р; М2; М2р; М3; М3р; М4. (Буква Р означает переплавку отходов).
Для нужд промышленности часто поставляется после проката. Поэтому при использовании в некоторых конструкциях, например как уплотняющий элемент, требует для повышения пластичности рекристаллизационного отжига.
Свыше 50% чистой меди потребляет в качестве проводников электрического тока электротехническая промышленность и энергетика.
В технической меди могут присутствовать различные примеси.
Висмут (Bi), свинец (Pb) осложняют горячую прокатку меди, т.к. образуют легкоплавкую эвтектику. Содержание этих элементов лимитируется тысячными долями процента.
При содержании кислорода 0,1- 0,2% качество горячей прокатки меди снижается.
Сплавы меди.
Латуни- это группа сплавов меди и цинка (Cu+ Zn). Они имеют разное название: Л96- томпак (Cu> 96%, остальное- Zn); Л80- полутомпак.
Две цифры здесь соответствуют процентному содержанию меди.
Наиболее широко применяются латуни содержащие до 40%Zn.
Рис. 2.31
Диаграмма состояния Cu-Zn и
механические свойства латуни.
На рис. 2.31 приведена диаграмма состояния латуни. Она показывает, что при содержании цинка до 39% в сплаве образуется - фаза, являющаяся твердым раствором замещения меди цинком. Раствор имеет решетку, аналогичную решетке меди.
Такие латуни пластичны, хорошо обрабатываются в горячем состоянии давлением, коррозионно-стойки. Из-за близкого расположения линий ликвидуса и солидуса латуни имеют хорошие литейные свойства, но при заливке в формы необходима хорошая вентиляция, т.к. пары, выделяющиеся из жидких латуней, вредно влияют на организм.
При высокой пластичности, повышенной теплопроводности, отсутствию склонности к коррозионному растрескиванию применяют - латуни с высоким содержанием меди (Л96, Л90). - латуни (Л62, Л59) с большим содержанием цинка обладают более высокими обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, но хуже сопротивляются коррозии. Наибольшей пластичностью обладает - латунь Л68, которую чаще всего используют для изготовления деталей штамповкой.
Л062-1, Л070-1 (олова 1%, меди 70%)- это морские латуни, легированные оловом. Они стойки к морской воде.
Бронзы.
Бронзы делятся на деформируемые и литейные. Они не упрочняются термообработкой.
Оловянные бронзы- это сплавы меди(Cu) с оловом (Sn) в качестве легирующего компонента.
Диаграмма состояния приведена на рис. 2.32.
Рис. 2.32.
Диаграмма состояния
оловянных бронз.
Фаза представляет собою твердый раствор олова в меди с кристаллической решеткой типа ГЦК. Фазы , , - являются электронными соединениями; - твердый раствор на базе химического соединения. При температуре 588С кристаллы - фазы распадаются с образованием эвтектоидного раствора +.
На практике применяют только бронзы с содержанием олова 10- 12%.
При температуре ниже 350С - фаза распадается на и - фазы. Однако эти превращения происходят только при очень медленном охлаждения. В реальных условиях охлаждения бронза состоит из и - фаз.
Оловянные бронзы, например Бр ОЦСР 3-7-5-1, обладают хорошими литейными свойствами и применяются для литья деталей сложной формы. Их недостаток- большая микропористость.
2-х фазные бронзы обладают хорошими антифрикционными свойствами.
Для облегчения обработки давлением бронзы подвергают гомогенизации при Т=700- 750С с последующим быстрым охлаждением. В таблице 2.7 приведены некоторые свойства бронз.
Таблица 2.7.
Марки |
Предел прочн. вр, Мпа |
Относит удлинен., , % |
Хим. состав |
Назначение |
|
Деформируемые бронзы |
|
|
|
Бр ОФ6,5-0,4 |
400 (750) |
65(10) |
Sn- 6,5%; P-0,4%; Cu- остальное |
Пружины, мембраны. |
Бр ОЦ4-3 |
330(550) |
40(4) |
Sn-4%; Zn- 3%; Cu- остальное |
Плоские пружины, ленты |
|
Литейные бронзы |
|
|
|
БрОЦС4-4-17 |
150(150) |
12(5) |
Sn-4%; Zn-4%; Pb-17%; Cu- остальное |
Подшипники, вкладыши, червячные колеса. |
Примечание: Цифры в скобках соответствуют холодной прокатке.
Алюминиевые бронзы. (Cu+ Al; Al 10%).
Основной легирующий компонент- алюминий.
Эти бронзы добавочно легируют Ni, Mn, Fe и др.
- фаза пластична, прочность ее невелика. 2-х фазные сплавы более прочные, но у них низка пластичность.
Пример: БрАЖН10-4-4. Имеет вр,= 650 МПа; = 35%; НВ150. Содержит: Al-10%; Fe- 4%; Ni- 4%. Используется для изготовления прутков, труб, листов.
Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии в морской воде и тропической атмосфере.
Кремниевые бронзы (Cu+ Si).
Содержание легирующего компонента кремния не должно превышать 3,5%.
Пример: БрКМц3-1. Имеет вр= 380 МПа; = 35%; НВ80. Содержит: Si- 3%; Mn- 1%. Используется для изготовления прутков, ленты, проволоки для пружин.
Хорошо обрабатывается, сваривается. Применяют в агрессивных средах- морской воде.
БрС30- хороший антифрикционный материал.
Для изготовления судовых теплообменных аппаратов используются сплавы Cu+ Ni (Cu- 80%, Ni- 20%)- мельхиор; сплав МНЖ5-1; МНАЖМц3- 1,5-1-1 (Куниаль БС). Из них изготавливают трубы, доски трубные.
С целью уменьшения твердости перед обработкой давлением (деформация, вальцовка и т.п.) медь, латуни и отмеченные сплавы подвергают рекристаллизационному отжигу до Т=600- 700С. Для получения мелкого зерна перед глубокой вытяжкой полосы и ленты отжигают при Т= 450- 550С.
Алюминий и его сплавы.
Плотность = 2,7 г/см3; Тплавлен=600С; Ткипен=2500С. Кристаллическая решетка - ГЦК, а= 0,4 нм. Удельное электро-сопротивление э=0,028 Ом мм2/м.
Используется алюминий особой чистоты А995 (содержит 99,995%Al), А99 - 99,99%Al и технически чистый А85, А8....А0 (99%Al).
Механические свойства алюминия
- особой чистоты: вр= 50МПа, 0,2= 15МПа; = 50%;
- технически чистого: вр= 80МПа, 0,2= 30МПа; = 30%.
Холодная пластическая деформация повышает предел прочности до 150 МПа, но снижает относительное удлинение до 6%.
Алюминий хорошо обрабатывается давлением, может свариваться, но резание затруднено. Технически чистый Al (АД и АД1) не применяют для элементов, несущих нагрузку.
В таблице 2.8 приведены некоторые сплавы алюминия
Табл. 2.8
Сплав |
Химсостав, % |
Механические свойства |
|||||||
|
Cu |
Mg |
Mn |
Si |
Al |
вр, МПа |
0,2 МПа |
-1 МПа |
,% |
Дуралюмины (Al + Cu + Mg + Mn) |
|||||||||
Д1 |
3,8-4,8 |
0,4-0,8 |
0,4-0,8 |
- |
Остальн |
490 |
320 |
- |
14 |
В16 |
3,8-4,9 |
1,2- 1,8 |
0,3-0,9 |
- |
Остальн. |
540 |
400 |
125 |
11 |
Авиаль |
|||||||||
АВ |
0,1-0,5 |
0,45-0,9 |
0,15-0,35 |
0,5-1,2 |
Остальн. |
380 |
300 |
- |
12 |
Высокопрочный алюминиевый сплав |
|||||||||
В95 |
1,4-2,0 |
1,8-2,8 |
0,2-0,6 |
- |
Остальн. |
600 |
550 |
156 |
8 |
Силумин (Al- Si) |
|||||||||
АЛ-2 |
4-5 |
|
|
10-13 |
Остальн. |
180 |
90 |
|
5 |
Все сплавы алюминия от способа получения и технологических свойств делятся на деформируемые и литейные.
Дуралюмины- это сплавы системы Al- Cu- Mg с добавкой Mn. Они являются деформируемыми, упрчняемыми термообработкой. Превосходят чистый алюминий по прочности.
Некоторые деформируемые сплавы (дюраль, авиаль, АК4-1, Д16…) упрочняются термообработкой, другие (АМг2, АМц)- не упрочняются. Из таких сплавов изготавливают полуфабрикаты: листы, трубы, плиты….
Термообработка алюминиевых сплавов включает: закалку 475- 525С и быстрое охлаждение (обычно в воде); старение в течение 10-24 час. при Т=150- 200 С.
Литейные сплавы (силумин – сплав Аl и Si) используют для изготовления фасонных деталей, например корпусов насосов.
Существуют жаропрочные сплавы, АК4-1 (Al-Cu-Mg-Fe-Ni), способные работать при достаточно высокой температуре.
Сплавы магния.
Плотность - = 1,74 г/см3, Тплавл= 650С.
Сплавы имеют малую плотность, сравнительно высокую удельную прочность вр/, хорошо поглощают вибрацию. Поэтому широко применяются в авиации, ракетостроении.
Сплавы магния плохо сопротивляются коррозии. Магний не взаимодействует с ураном и обладает низкой способностью поглощать тепловые нейтроны. Из-за этого его используют для изготовления трубчатых тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах.
Магниевые сплавы плохо отливаются и обрабатываются давлением. Однако удовлетворительно свариваются дуговой сваркой и хорошо обрабатываются резанием.
Чаще применяют Mg + Al (до 10%); Mg+ Zn (до 5-6%); Mg+ Mn (до 2,5%).
Титан и его сплавы.
Титан может быть в виде и модификаций.
Ti имеет плотность = 4,505 г/см3; гексагональную кристаллическую решетку при Т882С, у которой а= 0,295 нм, с= 0,4684 нм.
Ti имеет при Т> 900С плотность 4,32 г/см3; объемно- центрированную кубическую кристаллическую решетку, у которой а=0,328нм.
Технический титан изготавливают в виде марок ВТ1-00 (99,53%Ti), ВТ1-0 (99,46% Ti). Он имеет следующие механические характеристики:
предел прочности- 300- 550 МПа; относительное удлинение 20- 25%; относительное сужение 60- 80%; предел усталости 160- 225 МПа; модуль продольной упругости 14*104МПа; ударная вязкость не более 1- 1,2 МДж/мг.
Технический титан обрабатывается давлением, сваривается дуговой сваркой в атмосфере защитных газов, но плохо обрабатывается резанием.
Сплавы на основе титана используются гораздо шире. Его легирование Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость (KCU). Al, Zr, Mo повышают жаропрочность; Mo, Zr, Nb повышают коррозионную стойкость.
Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность вр/.
В соответствии со структурой различают:
- сплавы (твердый раствор легирующих элементов в - титане). Здесь основной элемент- Al;
- сплавы, имеющие менее крупные зерна по сравнению с - сплавами.
В таблице 2.9 характеристики некоторых титановых сплавов
Табл. 2.9
Сплав |
Химсостав, остальное Ti, % |
Механические свойства |
Вид |
||||||
|
Al |
V |
Mo |
Другие элем. |
вр, МПа |
, % |
КCU |
-1, МПа |
полуфабриката |
- сплав |
|||||||||
ВТ-5 |
5 |
- |
- |
- |
750-950 |
10 |
0,5 |
|
Отливки, поковки |
ВТ-1 |
5 |
- |
- |
2,5Sn |
800-1000 |
10 |
0,4 |
400 |
Листы, профили |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВТ-6 |
6 |
4,5 |
- |
- |
950-1170 |
8 |
0,4 |
530 |
Поковки листы |
ВТ-8 |
6,5 |
- |
3,5 |
0,3Si |
1050-1250 |
11 |
0,3 |
530 |
Поковки, штампо-вые за-готовки |
Сплавы титана с алюминием в качестве основного легирующего элемента ВТ-5-1, ВТ-6 являются деформируемыми.
Сплав ВТ-5 сваривается; обрабатывается давлением, склонен к водородному охрупчиванию. Сплав ВТ-6 имеет хорошие механические и технологические свойства. Сплав ВТ-8 применяется после изотермического отжига.
Титановые сплавы применяются для обшивки самолетов, атомных подводных лодок и др.
Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловяной,
свинцовой, цинковой и алюминиевой основах.
Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. К ним предъявляются следующие требования:
1) малый коэффициент трения; хорошая износостойкость;
2) достаточная твердость, но не очень высокая, чтобы не было износа вала;
3) легкая деформируемость под местными нагрузками;
4) должен удерживать смазочный материал;
5) невысокая температура плавления, хорошая теплопроводность, коррозионная устойчивость.
Оловянные и свинцовые баббиты Б-83, Б-88, Б- 93 - многокомпонентные сплавы, но основой у них является олово (Sn) и сурьма (Sb). Мягкой основой сплава является - твердый раствор сурьмы в олове, а твердые кристаллы это - фаза, представляющая собой твердый раствор на основе химического соединения SnSb.
Баббиты (НВ20- 30, вр= 60- 120 МПа) из-за невысокой прочности могут применяться только в подшипниках с прочным стальным (чугунным) или бронзовым корпусом.
Повышенные антифрикционные свойства и высокое сопротивление усталостным разрушениям имеет место у триметаллических подшипников, включающих: стальную основу; промежуточный пористый медно- никелевый или металлокерамический слой и свинцовый сплав. Они используются в автомашинах ГАЗ-53, ЗИЛ-130.
Цинковые антифрикционные сплавы ЦАМ 10- 5; ЦАМ 9,5- 1,5 содержат Al, Cu и 0,03- 0,06% Mg. При Т 120C они могут заменять бронзы для узлов трения.
Алюминиевые антифрикционные сплавы.
Имеют основные компоненты Sn, Cu, Ni, Si, образующие с алюминием гетерогенные структуры. Чем больше олова, но не свыше 10- 12%, тем выше антифрикционные свойства.