Вооружение и военная техника[править | править вики-текст]

Благодаря своим характеристикам (прочности и лёгкости) КМ применяются в военном деле для производства различных видов брони:

• бронежилетов (см. также кевлар)

• брони для военной техники

До IV в. до н. э. широко использовались в составе луков в качестве оружия.

55. Трение при ОМД

Рассмотрим подробно силы трения на контакте металла с инструментом. Трение на контакте резко меняет схему напряженного состояния во всем объеме деформируемого металла. Под действием сил трения металл всегда деформируется неравномерно, что приводит к неравномерной его структуре и неравномерности свойств после деформации. Под их влиянием возрастает сопротивление деформации, которое иногда сильно превышает предел текучести металла. От характера и значений сил трения зависит износ инструмента и качество поверхности изделия. Подавляющее большинство технологических процессов, основанных на пластическом сжатии каких-то объемов металла, такие как прокатка, ковка, штамповка, прессование, волочение и т.д., протекают при активном участии сил трения, а большинство из них, например, прокатку, невозможно осуществить при отсутствии сил трения.

Существует несколько механизмов трения на контактных поверхностях. ЕщеЛеонардо да Винчибыл известен закон сухого трения между трущимися поверхностями. В 1781 окончательную формулировку он получил в трудах Кулона. Кулон ( а раньше его Амонтон) установили, что в процессе взаимного перемещения инструмента и деформируемого металла их поверхности вступают в механическое зацепление своими неровностями. В результате на поверхности контакта одновременно осуществляется упругая и пластическая деформация выступов (рис 16). Кроме того, между соприкасающимися поверхностями действуют силы молекулярного сцепления. Закон Амонтона - Кулонавыражается соотношением:

T = m P + F,

 

Рис.16.Схема возникновения сил трения

 

 

где Т – сила трения, Р – нормальная сила, направленная по нормали к поверхности контакта, F – сила молекулярного сцепления и m - коэффициент трения.

56. Принципы выбора производства деталей

57.Тепловые процессы при резании

1.5. Тепловые явления процесса резания

При резании вся механическая работа превращается в тепловую энергию. Количество теплоты Q, выделяющееся при резании в единицу времени (тепловая мощность), определяется по формуле:  , Дж,

где РZ- сила резания, V- скорость резания.

Образующееся в зоне резания тепло распределяется между заготовкой, стружкой, режущим инструментом и окружающей средой.

Причинами образования теплоты являются упругопластическое деформирование в зоне стружкообразования, трение стружки о переднюю поверхность инструмента, трение задних поверхностей инструмента о заготовку. Тепловой баланс процесса резания можно представить следующим тождеством:

 

где:   QД – количество теплоты, выделяющейся при упругопластическом деформировании обрабатываемого материала;

         QП.П – количество теплоты, выделяющейся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;

         QЗ.П. – количество теплоты, выделяющейся при трении задних поверхностей инструмента о заготовку;

         QС  – количество теплоты, отводимое стружкой;

         QИ – количество теплоты, отводимое режущим инструментом;

         QЛ – количество теплоты, переходящее в окружающую среду (теплота лучеиспускания).

По данным многих исследований, количество теплоты, отводимое стружкой, составляет (25-85)% всей выделяющейся теплоты, заготовкой (10-50)%, режущим инструментом (2-8)%. Количественное распределение теплоты зависит главным образом от скорости резания (рис.4). С увеличением скорости резания отводимое стружкой тепло увеличивается, а заготовкой, инструментом, окружающей средой – уменьшается.

Рис.4. Распределение теплоты резания в зависимости от скорости резания 

Соотношение членов в уравнении теплового баланса не постоянны и изменяются в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, условий резания и материала инструмента, условий обработки и др.

Увеличение подачи S повышает температуру в зоне резания, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания V. Еще меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания t.

Влияние геометрии резца:

1.С увеличением угла резания   и угла в плане   температура в зоне резания возрастает.

2.С увеличением радиуса закругления при вершине температура в зоне резания уменьшается.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс обработки. Обработка должна производится без перегрева режущего инструмента. Так для работы инструмента из углеродистой стали температура в зоне резания не должна превышать (200-250)град C, из быстрорежущей стали (550-600) град C, инструментом, оснащенным твердыми сплавами – (800-1000) град C, а минералокерамикой – (1000-1200) град C; абразивными материалами – (1800-2000) град C. Нагрев инструмента выше указанных температур вызывает структурные превращения в материале, из которого инструмент изготовлен, снижение его твердости и потерю его режущих способностей. Также происходит изменение геометрических размеров инструмента, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления заготовки на станке она начинает деформироваться. А это приведет к снижению точности обработки.

Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку следует вести в условиях применения смазочно-охлаждающих сред (СОЖ).

58. Литье под давлением

I Литьё под давле́нием

        металлов, способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей некоторых марок в пресс-формах, которые сплав заполняет с большой скоростью под высоким давлением, приобретая очертанияотливки. Этим способом получают детали сантехнического оборудования, карбюраторов двигателей,алюминиевые блоки двигателей и др. Литьё производят на литейных машинах с холодной и горячейкамерами прессования (рис.). Литейные формы, называются обычно Пресс-формами, изготовляют изстали. Оформляющая полость формы соответствует наружной поверхности отливки с учётом факторов,влияющих на размерную точность. Кроме того, в пресс-форму входят подвижные металлические стержни,образующие внутренние полости отливок, и выталкиватели.

         При получении отливок на литейных машинах с холодной камерой прессования (рис., а, б)необходимое количество сплава заливается в камеру прессования вручную или заливочным дозирующимустройством. Сплав из камеры прессования под давлением прессующего поршня через литниковые каналыпоступает в оформляющую полость плотно закрытой формы, излишек сплава остаётся в камерепрессования в виде пресс-остатка и удаляется. После затвердевания сплава форму открывают, снимаютподвижные стержни и отливка выталкивателями удаляется из формы. При получении отливок на машинах сгорячей камерой прессования (рис., в) сплав из тигля нагревательной печи самотёком поступает в камерупрессования. После заполнения камеры прессования срабатывает автоматическое устройство (релевремени, настроенное на определённый интервал), а поршень начинает давить на жидкий сплав, которыйчерез обогреваемый мундштук и литниковую втулку под давлением поступает по литниковым каналам воформляющую полость формы и кристаллизуется. Через определённое время, необходимое дляобразования отливки, срабатывает автоматическое устройство на раскрытие формы, и отливка удаляетсявыталкивателями. У полученных отливок обрубают (обрезают) заливы (облой), элементы литниковыхсистем, затем их очищают вручную или на машинах; если необходимо, производят термообработку.

         Для этого метода литья характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление [30—150 Мн/м² (300—1500 кгс/см²)] на жидкий сплав в форме. Качество отливок зависит от рядатехнологических и конструктивных факторов, например выбора сплава, конструкции отливки, литниковой ивентиляционной систем, формы, стабильности температуры сплава и формы, вакуумирования формы дляпредупреждения образования пористости и т. д. Метод обеспечивает высокую производительность,точность размеров (3—7-й классы точности), чёткость рельефа и качество поверхности (для отливок массойдо 45 кг из алюминиевых сплавов — 5—8-й классы чистоты). Производительность машин от 1 до 50 заливокв мин. Применяют многогнёздные формы, в которых за 1 заливку изготовляют более 20 деталей.

        

         Лит.: Пляцкий В. М., Технология литья под давлением, 3 изд., М., 1957; Беккер М. Б., Литье поддавлением,2 изд., М., 1973.

         М. Б. Беккер.

        

        Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования: а — холодной горизонтальной; б —холодной вертикальной; в — горячей; 1 — плита крепления подвижной части формы; 2 — выталкиватели; 3— подвижная матрица формы; 4 — полость формы (отливка); 5 — неподвижная матрица формы; 6 —камера прессования; 7 — прессующий поршень; 8 — пресс-остаток; 9 — тигель нагревательной передачи;10 — обогреваемый мундштук.

II Литьё под давле́нием

        полимерных материалов, метод изготовления изделий различной формы из пластических масс(термопластов (См. Термопласты) и реактопластов (См. Реактопласты)) и резиновых смесей, при которомматериал нагревается и размягчается (пластицируется) в обогреваемом цилиндре литьевой машины(рис.), откуда под давлением червяка или поршня нагнетается в литьевую форму. После остыванияматериала (для термопластов), отверждения (для реактопластов) или вулканизации (для резиновыхсмесей) он сохраняет конфигурацию и размеры изделия. Метод пригоден для переработки термопластов визделия объёмом от 0,1 до 30 000 см³, а также специально разработанных реактопластов и резиновыхсмесей в изделия объёмом до 3000 см³. Преимущества метода по сравнению с другими методамиформования изделий из полимерных материалов — высокие производительность и качествоизготовляемых изделий.

        

         Лит.: Завгородний В. К., Калинчев Э. Л., Махаринский Е. Г., Оборудование предприятий попереработке пластмасс, Л., 1972.

         В. К. Завгородний.

        

        Червячная литьевая машина для полимерных материалов: 1 и 2 — приводы поступательного ивращательного движений червяка; 3 — червяк (при пластикации материала совершает вращательное имедленное поступательное движение вправо; при нагнетании материала в форму — быстроепоступательное движение влево); 4 — бункер; 5 — нагреваемый материал; 6 — расплавленный(пластицированный) материал; 7 — обогреваемый цилиндр; 8 — обогреватели; 9 — литьевая форма; 10 —изделие.

59. Элементы прокатного стана-

Устройство прокатного стана - агрегат состоит из трех основных частей (рис. 3.14): рабочей машины; передаточного механизма; двигателя. В состав рабочей машины входят одна или несколько рабочих клетей. В свою очередь, каждая рабочая клеть состоит из прокатных валков 2, вращающиеся в подшипниках, расположенных на двух вертикальных стойках станины 1. Изменение расстояния между валками осуществляется с помощью нажимного механизма. Конечно в крупных станах также есть уравновешивающий механизм, служащий для поддержки и подъема верхнего валка и прижатия подушки к торцу нажимного винта. Рисунок. 3.14. Устройство двухвалкового прокатного стана Прокатный стан приводится в движение от электродвигателя 11. Для передачи вращений от вала двигателя к рабочим валкам 2 стана применяется шестеренная передача 6, образующая так называемую шестеренную клеть 5. Между шестеренной клетью и электродвигателем находится редуктор 9, состоящий в большинстве случаев из двух цилиндрических шестерен 8 и служащий для снижения числа оборотов рабочих валков. Соединение шеек зубчатых колес с валками двигателя и стана осуществляется с помощью муфт 3, 7, 10 и соединительных шпинделей 4 с трефовым сечением. В мощных станах соединения осуществляется универсальными шпинделями с шарниром Гука. Современные прокатные станы оснащены вспомогательными механизмами, с помощью которых достигается полная механизация процесса прокатки.

60. Классификация инструментальных материалов

Невозможно создать такой универсальный инструментальный материал, который был бы одинаково пригоден для всего многообразия условий механической обработки. Поэтому в промышленности используется широкая номенклатура инструментальных материалов, отвечающих рассмотренным выше требованиям.

Все инструментальные материалы подразделяются на следующие группы, ранжированные по степени повышения их режущих свойств:

1. Углеродистые и низколегированные инструментальные стали

2. Быстрорежущие стали

3. Твердые сплавы (металлокерамика) без покрытия и с покрытием

4. Минералокерамика и керметы;

5. Синтетические композиции из нитрида бора;

6. Синтетические и природные алмазы.

Сравнительные характеристики физико-механических свойств инструментальных материалов даны в таблице 4.1;

Таблица 4.1 Физико-механические свойства инструментальных материалов

Инструментальный материал	Теплостойкость, °С	Предел прочности при изгибе σВ, МПа
Углеродистые стали	200…250	1900…2000
Низколегированные инструментальные стали	250…300	2000…2500
Быстрорежущие стали	600…650	2050…3400
Твердые сплавы	800…900	900…2000
Минералокерамика	1100…1200	325…700
Алмазы	700…800	210…400
Композиты КНБ	1300…1500	400…1500

61.Затвердевание отливок

затвердевание отливки

[solidification of casting] — затвердевание жидкого металла влитейной форме. Возможны два типа затвердевания отливок: последовательное (или послойное) иобъемное. Последовательное затвердевание характеризуется тем, что в затвердевшей отливке существуютдве области-твердая корка у поверхности и жидкая центральная часть. Такой тип затвердевания заготовоквстречается в сплавах с очень малым или нулевым интервалом кристаллизации при практически любомматериале литейной формы, т.е. как при малой, так и при большой интенсивности теплоотвода. В сплавах созначичельным интервалом кристаллизации (около 30 — 50 °С) последовательное затвердеваниенаблюдается лишь при интенсивном теплоотводе (в металлических и водоохлаждающих литейных формах).Объемное затвердевание характеризуется тем, что кристаллизация расплава идет в объеме, составляющемзаметную долю или равном объему отливки. Подобные случаи наблюдаются при получении отливок вмалотеплопроводных формах (песчаных, керамических) из сплавов со значит. (> 50 °С) температурныминтервалом кристаллизации. При последовательном затвердевании отливок возникают сосредоточенныеусадочные раковины. При объемном затвердевании усадка реализуется в виде как усадочных раковин, так ипористости. 

Классификация конструкционных материалов

Конструкционные материалы — материалы, из которых изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.).^[1]

Классификация

Конструкционные материалы можно условно разделить на ряд групп.

По природе материалов:

• металлические

• неметаллические

• композиционные материалы

по технологическому исполнению:

• деформированные

• литые

• спекаемые

• формуемые

• склеиваемые

• свариваемые