МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ГОРЛІВСЬКИЙ МАШИНОБУДІВНИЙ КОЛЕДЖ

ЗБІРНИК МЕТОДИЧНИХ РЕКОМЕНДАЦІЙ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБОІТ

з дисципліни

Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство

2012

Інструкції до виконання лабораторних робіт з дисципліни «ТКМ та матеріалознавство». Розробив викладач І.П.Мамонова – Горлівка: ГМК, 20__. –96с.

Наведенні рекомендації щодо проведення лабораторної роботи та оформлення звіту про її виконання.

Для використання при проведенні лабораторної роботи студентами спеціальностей 5.05050202 «Обслуговування верстатів з ПУ та РТК» та 5.05050302 «Технологія обробки матеріалів на верстатах та автоматичних лініях» денної та заочної форм навчання.

Для викладачів (студентів).

Рецензенти:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

20___.____.____

Затверджено на засіданні комісії машинобудування та матеріалообробки

Протокол №______ _______

Голова ц/к ________________ О.В. Іващенко

ЗМІСТ

		C
	Вступ	4
1	Визначення твердості металів	5
2	Визначення ударної в’язкості	9
3	Мікроаналіз залізовуглецевих сплавів	12
4	Вплив швидкості охолодження на властивості сталей	17
5	Мікроаналіз сталей після термічної та хіміко-термічної обробки	20
6	Мікроаналіз легованих сталей	24
7	Мікроаналіз чавунів	28
8	Мікроаналіз кольорових сплавів	32
9	Проектування штампованої кованки	39
10	Проектування модельного комплекту	59
11	Технологія ливарної форми	75
12	Дослідження коефіцієнту витягування	80
13	Проектування елементів кувальної технології	83
14	Дослідження характеристик джерел живлення зварювальної дуги	91
	Інструкція з техніки безпеки	94
	Додаток А – Креслення штампованої заготовки	95

ВСТУП

ТКМ та матеріалознавство - одна з найважливіших загально-наукових дисциплін, яка відіграв суттєву роль у науковій підготовці інженера будь-якої спеціальності, оскільки кожному з них у практичній діяльності доводиться вирішувати широке коло задач, пов’язаних з випробуваннями металів, визначенням їх механічних та експлуатаційних якостей.

Лабораторні заняття служать зв'язуючою ланкою між теорією та практикою. Вони дозволяють поглиблювати та закріплювати теоретичні знання, отримані студентами на лекціях, перевіряти науково-теоретичні положення експериментальним шляхом, ознайомитись з устаткуванням, приладами, пристосуваннями й матеріалами, вивчати на практиці методи наукових досліджень.

Даний методичний посібник містить в собі відомості, необхідні студентам для самостійної підготовки й виконання лабораторних робіт з опору матеріалів.

Задачами проведення лабораторних занять є:

а) перевірка теоретичних висновків шляхом експерименту;

б) ознайомлення із сучасними методами дослідження характеристик металів та сплавів.

Опис лабораторних робіт зроблено стосовно до устаткування, що є у Горлівському машинобудівному коледжі. Ці роботи можуть виконуватись у будь-якій послідовності відповідно до програми курсу в залежності від спеціальності.

До проведення лабораторних занять студент повинен самостійно вивчити ту роботу, що передбачена робочою програмою з дисципліни, з'ясувати мету й теоретичні основи даної роботи, принцип дії приладів, порядок виконання роботи й обробку результатів експерименту.

Лабораторна робота №1 визначення твердості металів

МЕТА РОБОТИ

Засвоїти поняття твердості, вивчити сутність її визначення різними методами. Навчитися самостійно вимірювати твердість найбільш поширеними методами.

ЗАВДАННЯ:

• вивчити обладнання й методику визначення твердості металу;

• визначити твердість незагартованої вуглецевої сталі на пресі Брінеля;

• визначити твердість загартованої вуглецевої сталі на приладі Роквела.

ОБЛАДНАННЯ:

• твердоміри ТШ (Брінеля) та ТК (Роквела);

• вимірювальна лупа;

• зразки.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

Під твердістю матеріалу розуміють його здатність чинити опір пластичній або пружній деформації при впровадженні в нього більш твердого тіла (індентора). Цей вид механічних випробувань не пов'язаний з руйнуванням металу і, крім того, в більшості випадків не вимагає приготування спеціальних зразків.

Всі методи вимірювання твердості можна розділити на дві групи в залежності від виду руху індентора: статичні методи і динамічні. Найбільшого поширення набули статичні методи визначення твердості.

Статичним методом вимірювання твердості називається такий, при якому індентор повільно і безперервно вдавлюється у випробуваний метал з певним зусиллям. До статичних методів відносять такі: вимірювання твердості по Бринеллю, Роквеллу і Віккерсом.

1.1 Визначення твердості по Брінелю

Суть метода полягає у втиснені сталевої кульки діаметром D=10mm у зразок під дією навантаження F(P), Н (кгс) та вимірювання діаметра відбитку d мм, після зняття випробувального навантаження. Якщо поверхню відбитку виразити через діаметр кульки та діаметр відбитку, то твердість по Брінелю визначається формулою:

де НВ - твердість по Бринеллю при застосуванні сталевої кульки; МПа (кгс);

F - зусилля, що діє на кульку, Н (кгс);

А - площа поверхні сферичного відбитка, мм²;

D - діаметр кульки, мм;

d - діаметр відбитка, мм.

• при випробуванні сталі і чавуну D=10mm та F=29430 (3000) Н (кгс),

• при випробуванні міді, алюмінію та їх сплавів D=10mm та F=9800(1000) Н (кгс),

• при випробуванні м'яких металів (Pb, Sn та їх сплавів) D=10mm, F=2450(250) H (кгс).

Твердість по Брінелю позначають цифрами, які вказують на величину твердості та буквами НВ, наприклад, 185НВ (при D=10mm та F=3000 кгс). Твердість визначають або за формулами або по спеціальним таблицям, виходячи із діаметра відбитку d. Чим менший діаметр, тим вища твердість.

Метод Брінеля не використовують для сталей з твердістю більше 450 НВ, а кольорових металів - більше 200 НВ.

Рисунок 1 – Схема випробування твердості за Брінелем

1.2 Визначення твердості по Роквелу.

Суть метода полягає у вдавлюванні наконечника з алмазним конусом з кутом при вершині 120° (шкали А та С), або сталевої загартованої кульки діаметром 1,59 мм (шкали В) у випробувальний зразок під дією послідовно прикладених попередньої Fo(Po) H (кгс) та основної сили F(Pi) H (кгс).

Під навантаженням F_o(Po) наконечник приладу втискається у зразок на глибину h₀. Потім на випробувальний зразок подається усе навантаження F=Fo+F₁ (P=Po+P₁) і глибина занурювання наконечника досягає глибини h. Після зняття основного навантаження Fi(Pi) стрілка індикатора приладу показує число твердості сталі по Роквелу HR. Чим менше глибина занурювання, тим вища твердість випробувального матеріалу. За одиницю твердості прийняте осіве переміщення наконечника на 0,002 мм. Твердість яку вимірюють за шкалою С Роквела, відтворена спеціальним державним еталоном. Позначається HRC_Э на відміну від позначення раніше використовуваний в промисловостіHRC.

Рисунок 2 – Схема випробування твердості за Роквелом

Таблиця 1 – Шкали для визначення твердості по Роквелу.

№	Шкала	Наконечник	Навантаження, Н
			Ро	Р1	Р	Позначення
1	А	Конус	98	490	600	HRA
2	В	Кулька	98	883	981	HRB
3	С	Конус	98	1373	1471	HRC

Результати випробувань занести в протокол:

Протокол №1 – Визначення твердості за Брінелем

Матеріал	Діаметр кульки, Д, мм	Навантаження, Р1н (кгс)	1-е визн		2-е визн.		3-е визн.		Середнє число твердості, НВ
			d,мм	НВ	d,мм	НВ	d,мм	НВ

Протокол №1 – Визначення твердості за Брінелем

Матеріал	Наконечник	Навантаження, Р1н (кгс)	Шкала	Число твердості, НR С			Середнє число твердості НRС	Число тверд., НВ
				1	2	3

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що таке твердість?

2. Класифікація методів вимірювання твердості.

3. Сутність вимірювання твердості по Бринеллю.

4. До якого значення твердості при випробуванні по Бринеллю використовуються сталеві кульки?

5. Якого діаметру кульки використовуються при випробуванні на твердість за Бринеллю?

6. Приклад запису твердості по Бринеллю?

7. Сутність вимірювання твердості по Роквеллу?

8. Приклад форми запису твердості по Роквеллу?