Н. И. Привалов, А. А. Шеин, А. П. Иващенко

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Н. И. Привалов, А. А. Шеин, А. П. Иващенко

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Учебное пособие

РПК «Политехник»

Волгоград

2014

УДК 621.7/.9

Б 43

Рецензенты :

Привалов Н. И., Шеин А. А., А.П. Иващенко МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ: Краткий курс лекций. Лабораторный практикум / учебное пособие ВолгГТУ, Волгоград, 2014 – с.

ISBN 5-230-04551-5

Содержит лекции по материаловедению и технологическим процессам, применяемым в машиностроении. Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 151001.51 (Технология машиностроения), 140212.51 (Электроснабжение) Данный курс может быть использован для других специальностей СПО.

Ил. 89. Табл. 8. Библиогр.: 4 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

ISBN 5-230-04551-5  Волгоградский

государственный

технический

университет, 2014

Принятые обозначения и сокращения

1. Латинские прописные буквы:

А – площадь, м²;

Е – модуль нормальной упругости, МПа, или полная энергия, Дж;

F – внешняя сила, Н;

G – вес, Н, или модуль сдвига, МПа;

J – момент инерции, м⁴;

K – кинетическая энергия, Дж;

M – момент силы, изгибающий момент, Нм;

R – сила реакции, Н;

S – статический момент сечения, м³;

T – вращающий момент, Нм;

U – потенциальная энергия, внутренняя энергия, Дж, или напряжение, В;

P – мощность, Вт, или давление, Па;

V – объем тела, м³, или скорость, м/с;

W – работа, Дж;

I – сила тока, А;

TO – термическая обработка;

ОМД – обработка металлов давлением;

КПД – коэффициент полезного действия;

МПЧ – масса падающих частей (молота).

2. Греческие буквы:

 – удельный вес, Н/м³; угол сдвига, градус;

 – радиус кривизны, м, или плотность, кг/м³;

 – угловая скорость, с^-1;

 – угол закручивания, градус;

 – нормальное напряжение, Па;

 – касательное напряжение, Па; время, с;

t – температура, С;

 – толщина, мм.

Другие сокращения, имеющие ограниченное применение, указываются непосредственно в тексте, например, пластическая деформация (ПД).

Латинские обозначения химических элементов используются в тексте вместо их названий, например, Si – кремний.

Введение. Некоторые понятия и определения

Предметом курса « Материаловедение. Технологические процессы » является изучение современных материалов и наиболее распространенных прогрессивных технологических процессов изготовления заготовок и деталей машин.

Технологический процесс – процесс последовательного преобразования исходных материалов и полуфабрикатов в готовую продукцию требуемого качества. Он состоит из методов, указывающих что, как и в какой последовательности следует делать, чтобы из исходных материалов и полуфабрикатов получить готовый продукт, какое оборудование и оснастку необходимо использовать. Технологический процесс является частью производственного процесса, который включает в себя все необходимые действия для создания продукта и содержит в себе вспомогательные действия, например, охрану, уборку производственных помещений и территории, работы по вентиляции, отоплению, освещению и т. д.

Операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Машина – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, движения, материалов, а также для накопления и переработки информации с целью повышения производительности, замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Качество изделия – это совокупность свойств, определяющая его соответствие требованиям потребителя (покупателя) и соответственно его потребительскую стоимость.

Показатели качества в машиностроении:

• функциональные показатели, соответствующие назначению изделия;

• надежность: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость;

• технологичность конструкции – соответствие ее требованиям производства, эксплуатации и ремонта при заданном уровне качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ, обеспечивающее возможность достижения оптимальных затрат в указанных процессах;

• степень стандартизации и унификации;

• эргономические показатели («человек-изделие-среда»): удобство управления и эксплуатации, гигиенические показатели, безопасность в процессе эксплуатации, в т. ч. экологическая – уровень шума и вибраций, вредных выбросов и т. д.;

• эстетические показатели;

• патентно-правовые показатели;

• технико-экономические показатели, отражающие стоимость и экономическую эффективность применения (расход энергоносителей и др.).

Работоспособность машины в значительной степени зависит от точности изготовления деталей и шероховатости поверхностей, прежде всего контактных поверхностей сопрягаемых деталей.

Точность изделия определяется степенью соответствия фактических размеров изделия размерам, задаваемым чертежом. Предельные размеры годных деталей задаются верхним и нижним допускаемыми отклонениями, которые указываются около номинальных размеров, например,  . Здесь +0,2  верхнее отклонение, – 0,1 – нижнее. Интервал, в котором изменяются размеры годных деталей, называется допуском. Его величина определяется разностью между верхним и нижним предельными отклонениями. В нашем примере допуск равен 0,2–(–0,1) = 0,3. Существует 19 квалитетов точности. С увеличением номера квалитета на единицу, величина поля допуска увеличивается  в 1,6 раза. Через пять квалитетов поле допуска увеличивается в 10 раз. Чем больше поле допуска, тем легче и дешевле обеспечить требуемую точность. Однако следует учитывать, что необоснованное увеличение допуска в сопряжениях деталей машин, особенно в тех, которые испытывают ударные и вибрационные нагрузки, может значительно уменьшить их надёжность и долговечность.

Шероховатость  это микроскопические отклонения реальной поверхности от идеальной номинальной поверхности. Существует много параметров, характеризующих шероховатость. Наиболее часто используются Ra и Rz. Rz – это высота микронеровностей, определённая на базовой длине по 10 экстремальным точкам микрорельефа. Ra  это среднее арифметическое отклонение профиля, которое определяется интегрированием по всем точкам на базовой длине или определяется приближённо осреднением большого количества измерений отклонений микрорельефа от средней линии. Параметр Rа на чертеже указывается без буквенного обозначения – , а параметр Rz с буквенным обозначением . Между Ra и Rz существует приблизительное соотношение Rz  (4…5)Ra.

Чем выше требования к точности размеров и ниже шероховатость поверхностей, тем, как правило, выше работоспособность изделия, но тем выше и затраты на изготовление. Конструкторы и технологи стремятся обеспечить оптимальный уровень точности и шероховатости, который обеспечивает требуемую надёжность и долговечность при минимальных затратах.

Себестоимость – совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и реализации продукции.