- •Раздел 1. Основы металлургического производства
- •1.1. Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
- •1.2. Общие сведения о металлургическом производстве
- •1.2.1. Основы производства черных металлов
- •1.2.1.2.4.1. Дуговая плавильная электропечь
- •1.2.1.2.4.2. Индукционная плавильная электропечь
- •1.2.2. Основы производства цветных металлов
- •Раздел 2. Технология литейного производства
- •2.1. Место, значение и перспективы развития литейного производства в машиностроении
- •2.2. Общая технологическая схема изготовления отливки
- •2.3. Способы получения отливок и факторы выбора способов
- •2.4. Поколения и разновидности литейных форм
- •2.5. Изготовление отливок в разовых толстостенных формах
- •2.5.1. Понятие об устройстве формы
- •2.5.2. Модельный комплект
- •2.5.3. Формовочные и стержневые смеси
- •2.5.4. Изготовление полуформы
- •2.5.5. Особенности изготовления стержней
- •2.5.6. Отделка полуформ и стержней и их сборка
- •2.5.7. Некоторые технологии изготовления форм
- •2.5.8. Заполнение форм расплавом
- •2.5.9. Удаление отливок из форм и стержней из отливок
- •2.5.10. Финишные операции обработки отливок
- •2.6. Изготовление отливок в разовых тонкостенных (оболочковых) формах
- •2.7. Другие методы литья по разовым моделям
- •2.8. Изготовление отливок в многократных формах
- •2.8.1. Изготовление отливок в металлических формах (кокилях)
- •2.8.2. Изготовление отливок в металлических формах под высоким давлением
- •2.8.3. Литьё выжиманием
- •2.8.4. Непрерывное литьё
- •2.8.5. Электрошлаковое литьё
- •2.9. Литьё под регулируемым давлением
- •2.10. Литьё намораживанием
- •2.11. Центробежное литьё
- •2.12. Суспензионное литье
- •2.13. Литейные сплавы
- •2.13.1. Понятие о литейных сплавах
- •2.13.2. Литейные свойства сплавов
- •2.13.3. Механические свойства
- •2.13.4. Физические и химические свойства
- •2.13.5. Технологические свойства
- •2.13.6. Эксплутационные свойства
- •13.7. Краткая характеристика литейных сплавов
- •2.13.8. Плавка литейных сплавов
- •2.14. Технологические требования к конструкции отливки
- •2.14.1. Общее понятие технологичности отливки
- •2.14.2. Некоторые основные требования к конструкции отливки
- •2.15. Основы проектирования технологии изготовления отливки
- •Раздел 3. Обработка металлов давлением
- •3.1. Общие сведения
- •3.1.1. Физические основы пластической деформации
- •3.1.2. Достоинства обработки металлов давлением
- •3.1.3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов и сплавов
- •3.2. Нагрев металла перед обработкой давлением
- •3.2.1. Выбор температурного режима обработки давлением
- •3.2.2. Нагревательные устройства
- •3.3. Виды обработки металлов давлением
- •3.3.1. Прокатное производство
- •3.3.2. Прессование
- •3.3.3. Волочение
- •3.3.4. Ковка
- •3.3.5. Объемная штамповка
- •3.3.6. Листовая штамповка
- •3.3.7. Специальные способы обработки давлением
- •Раздел 4. Технология сварочных процессов, пайки и склеивания
- •4.1. Физические основы сварки
- •4.1.1. Сущность образования сварного соединения
- •4.1.2. Общая характеристика сварных соединений
- •4.2. Сварка плавлением
- •4.2.1. Сущность процесса дугоВой сварКи
- •4.2.2. Электрическая дуга
- •4.2.3. Источники питания сварочной дуги
- •4.2.4. Ручная дуговая сварка
- •4.2.5. Автоматическая дуговая сварка под слоем флюСа
- •4.2.6. Дуговая сварка в защитных газах
- •4.2.7. Плазменная сварка
- •4.2.8. Электрошлаковая сварка
- •4.2.9. Электронно-лучевая сварка
- •4.2.10. Лазерная сварка
- •4.2.11. Газовая сварка
- •4.3. Сварка давлением
- •4.3.1. Основные способы контактной сварки
- •4.3.2. Машины для контактной сварки
- •4.3.3. Технология точечной и шовной сварки
- •4.3.4. Технология стыковой сварки
- •4.3.5. Конденсаторная сварка
- •4.3.6. Специальные виды сварки давлением
- •4.4. Физико - химические основы свариваемости
- •4.5. Технология сварки конструкционных материалов
- •4.5.1. Особенности сварки углеродистых сталей.
- •4.5.2. Особенности сварки легированных сталей.
- •4.5.3. Особенности сварки чугуна
- •4.5.4. Особенности сварки цветных сплавов
- •4.6. Технологичность сварных соединений
- •4.7. Пайка и Склеивание материалов
- •4.7.1. Пайка
- •4.7.2. Склеивание
- •Раздел 5. Технология производства изделий из порошков, полимеров, резин, композиционных и неорганических материалов
- •5.1. Порошковая металлургия
- •5.1.1. Основы технологии
- •5.1.2. Порошковые материалы
- •5.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (свс)
- •5.3. Полимеры
- •5.3.1. Строение и свойства полимеров
- •5.3.2. Технологии получения изделий
- •5.4. Композиционные материалы (км)
- •5.4.1. Композиты с металлической матрицей
- •5.4.2. Композиты с полимерной матрицей
- •5.4.3. Методы получения изделий из км
- •5.5. Резиновые изделия
- •5.6. Неорганические материалы
- •5.6.1. Неорганические стекла
- •5.6.2. Керамика
- •Раздел6. Технологические методы обработки деталей машин
- •6.1.Общие сведения
- •6.1.1. Методы обработки заготовок деталей машин
- •6.1.2. Точность и шероховатость обработки
- •6.2. Основы резания металлов
- •6.2.1. Движения при резании и схемы обработки
- •6.2.2. Характеристики резания и геометрия срезаемого слоя
- •6.2.3. Элементы токарного резца
- •6.2.4. Координатные плоскости резцов
- •6.2.5. Углы резца в статике
- •6.2.6. Физические основы процесса резания
- •6.2.7. Выбор режимов резания и пути повышения производительности
- •6.3. Материалы для изготовления режущего инструмента
- •6.4. Общие сведения о металлорежущих станках
- •6.4.1. Классификация металлорежущих станков
- •6.4.2. Кинематическая схема станка
- •6.5. Обработка на токарных станках
- •6.5.1. Метод точения
- •6.5.2. Токарно-винторезные станки
- •6.5.3. Токарно-карусельные станки
- •6.5.4. Токарно - револьверные станки
- •6.5.5. Токарные автоматы и полуавтоматы
- •6.6. Сверлильные и расточные станки
- •6.6.1. Инструмент для сверления и обработки отверстий
- •6.6.2. Типы сверлильных станков
- •6.7. Обработка на фрезерных станках
- •6.7.1. Метод фрезерования и типы фрез
- •6.7.2. Фрезерные станки общего назначения
- •6.7.3. Приспособления для фрезерных станков
- •6.8. Протягивание
- •6.8.1. Типы станков и их назначение
- •6.8.2. Режущий инструмент и схемы обработки
- •6.9. Процессы обработки резанием зубьев зубчатых колес
- •6.9.1. Методы профилирования зубьев зубчатых колес
- •6.9.2. Зуборезный инструмент
- •6.9.3. Технологические методы нарезания зубчатых колес
- •6.10. Резьбонарезание
- •6.10.1. Инструмент для образования резьбы
- •6.10.2. Нарезание резьб резцами и гребенками
- •6.10.3. Нарезание резьбы фрезами
- •6.10. 4. Нарезание резьб метчиками
- •6.10.5. Нарезание резьбы плашками
- •6.10.6. Резьбонарезные головки
- •6.10.7. Накатывание резьб
- •6.11. Абразивная обработка
- •6.11.1. Абразивные инструменты
- •6.11.2. Шлифование
- •6.11.3. Хонингование
- •6.11.4. Суперфиниширование
- •6.11.5. Полирование
- •6.11.6. Доводка
- •6.12. Электрические, химические и комбинированные методы обработки
- •6.12.1. Ультразвуковое резание
- •6.12.2. Обработка резанием с нагревом
- •6.12.3. Электроэрозионные методы обработки
- •6.12.4. Химические методы обработки
- •6.12.5. Лучевые методы обработки
- •6.13. Технологичность конструкции машин, механизмов и деталей
4.4. Физико - химические основы свариваемости
Современная техника располагает многочисленными видами сварки, в том числе разными способами дуговой сварки. Однако не все металлы образуют при сварке высококачественные, надежные сварные соединения.
Изменение или сохранение свойств металла при сварке вызывается комплексом одновременно протекающих процессов нагрева и плавления основного и присадочного металлов, кристаллизации металла шва и взаимной кристаллизации в зоне сплавления.
Свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия, называют свариваемостью.
Признаком плохой свариваемости считается склонность свариваемых металлов к перегреву, образованию закалочных структур, охрупчиванию в зоне сварки, образованию трещин в металле сварного шва и переходной зоне, образованию других дефектов при сварке (пор, раковин, несплавлений и др.).
На свариваемость металлов влияют способ сварки, режим сварки, химический состав присадочного металла, тип сварного соединения, толщина свариваемых элементов, условия закрепления элементов соединения при сварке и др. Влияние факторов технологического характера на свариваемость металлов называют технологической свариваемостью.
В отличие от технологической свариваемости влияние химического состава и свойств свариваемого металла на их свариваемость принято считать физической свариваемостью.
По свариваемости металлы подразделяют на четыре группы: хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, сваривающиеся ограниченно и плохо сваривающиеся. При этом критерием оценки свариваемости считается склонность к образованию трещин и уровень механических свойств сварного соединения по сравнению с теми же свойствами основного металла.
К группе хорошо сваривающихся металлов относят такие, при сварке которых хорошее качество сварных соединений достигается применением режимов сварки в широких пределах, при любых температурах окружающего воздуха, без предварительного подогрева, без подогрева в процессе сварки и без последующей после сварки термической обработки, если она не предназначена для снятия напряжений.
Стали, которые входят в группу удовлетворительно сваривающихся, можно сварить только при температуре окружающего воздуха не ниже +5 °С. Требуемое качество сварных соединений достигается применением специальных электродов, флюсов и режимов сварки в узких пределах. Стали этой группы подвергают термической обработке до сварки и после сварки по режимам, которые зависят от марки стали и назначения свариваемого изделия. Для сварки элементов большой толщины из удовлетворительно сваривающихся сталей рекомендуется предварительный подогрев.
Ограниченно сваривающиеся и плохо сваривающиеся стали обладают склонностью к образованию трещин. При сварке этих сталей режимы сварки следует соблюдать в узких пределах; механические свойства улучшают соответствующим выбором электродов, присадочных материалов, флюсов; применяют предварительный и сопутствующий подогрев (для плохо сваривающихся сталей) и последующую после сварки термическую обработку. Сварка допускается только при положительных температурах окружающего воздуха.
Приближенный метод оценки свариваемости стали по ее химическому составу заключается в суммировании содержащихся в ней примесей и в сопоставлении полученной величины с процентным содержанием углерода в стали.
При суммарном содержании в стали примесей марганца, кремния, хрома и никеля меньше 1% сталь хорошо сваривается, если содержание углерода не превышает 0,25%; удовлетворительно - при 0,25 … 0,35% углерода; ограниченно - при 0,35 … 0,45% углерода и плохо - при содержании углерода свыше 0,45%.
При суммарном содержании указанных примесей 1 … 3% сталь сваривается хорошо при содержании до 0,20% углерода, удовлетворительно при 0,2 … 0,3%, ограниченно при 0,3 … 0,4% и плохо сваривается при содержании в стали более 0,4% углерода.
При суммарном содержании указанных примесей в стали свыше 3% сталь хорошо сваривается при содержании до 0,18% углерода, удовлетворительно при 0,18 … 0,28%, ограниченно при 0,28 … 0,38% и плохо, когда в стали более 0,38% углерода.
Одним из показателей плохой свариваемости является склонность к образованию трещин, представляющих собой местное разрушение сварного соединения. В зависимости от температурных условий, при которых возникают трещины, их подразделяют на холодные, образующиеся в сварных соединениях преимущественно при нормальной температуре, а иногда при температуре до 300 °С, и горячие, образующиеся в сварных соединениях при высоких температурах, близких к температуре плавления металла. Горячие трещины распространяются по границам зерен, холодные - пересекают эти границы.
Склонности металла шва к образованию горячих трещин способствуют сера, углерод, кремний, водород. На образование холодных трещин существенное влияние оказывает водород, скапливающийся в пустотах металла, а также толщина свариваемых элементов.
В
Рис.
4.32. Характер расположения трещин
относительно сварного шва
Примеси оказывают различное влияние на свариваемость сталей. Марганец не ухудшает свариваемости стали, если его содержание не превышает 0,3 … 0,8%. В средне-марганцовистых (1,8 … 2,5% Мn) сталях марганец повышает закаливаемость стали и склонность ее к образованию трещин при сварке.
Кремний не влияет отрицательно на свариваемость стали, если его содержание не превышает 0,3%. В обычных углеродистых сталях содержится не более 0,2 … 0,3%кремния. В специальных сталях содержание кремния достигает 0,8 … 1,5%.В таких количествах кремний затрудняет сварку из-за высокой жидкотекучести стали, легкой ее окисляемости и образования тугоплавких окислов.
Хром содержится в низкоуглеродистых сталях в количестве 0,2 … 0,3%, в конструкционных 0,7 … 3,5%, хромистых 12 … 18%, хромоникелевых 9 … 35%. Хромзатрудняет сварку, так как усиливает окисление металла, образует химические соединения с углеродом, повышает твердость металла в переходных зонах и т. п. Однако при правильном выборе режимов сварки, присадочных материалов, а также при соблюдении технологического процесса хром не влияет отрицательно на свариваемость стали.
Никель в низкоуглеродистых сталях содержится в количестве до 0,2 … 0,3%, в конструкционных 1 … 5%, в легированных 8 … 35%. Никель измельчает зерна, повышает пластичность сталей, не ухудшает их свариваемость.
Молибден при содержании в стали 0,15 … 0,8% затрудняет сварку, служит причиной образования трещин в сварном шве и переходной зоне, сильно окисляется и выгорает при сварке.
Вольфрам при содержании в стали 0,8 … 1,8% увеличивает твердость и работоспособность при высоких температурах, сильно окисляется при сварке, требует хорошей защиты от кислорода, затрудняет сварку.
Ванадий обычно содержится в сталях в количестве 0,2 … 0,8%, в штамповых сталях 1 … 1,5%, сильно окисляется, требует надежной защиты металла при сварке, затрудняет сварку.
Титан и ниобий содержатся в коррозионно-стойких сталях в количестве до 1%, не усложняют сварочный процесс и не ухудшают свариваемость стали.
Медь в специальных сталях находится в количестве 0,3 … 0,8%, улучшает ряд свойств стали (прочность, пластичность, ударную вязкость, коррозионную стойкость) и не ухудшает свариваемость стали.
Сера в стали в количествах, превышающих предельно допустимые, ухудшает свариваемость, вызывает появление горячих трещин.
Фосфор в стали в количествах, превышающих предельно допустимые, ухудшает свариваемость, вызывает появление холодных трещин.
Кислород содержится в сплаве в виде закиси железа, ухудшает свариваемость стали, снижая ее механические свойства.
Азот образует химические соединения с железом (нитриды) в металле сварочной ванны при ее охлаждении, что снижает пластичность стали.
Водород является вредной примесью в стали; скапливаясь в отдельных местах сварного шва, он образует газовые пузырьки, вызывает появление пористости и мелких трещин.