4468

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. С. Торопов

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям, (включая рекомендации обучающимся

по организации самостоятельной работы) по дисциплине " Конструкционные материалы " для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01 Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация

Нижний Новгород ННГАСУ

2023

УДК 621.7 (075.8)

Торопов, А.С. Конструкционные материалы: учебнометодическое пособие /А. С. Торопов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2023. – 9 с. – Текст: электронный.

Приведено содержание курса лекций, планы практических занятий по учебной дисциплине " Конструкционные материалы». Даны рекомендации по их самостоятельному изучению. Рассмотрены последовательность изучения курса и методические рекомендации по самостоятельному изучению. Перечислена литература для более глубокого изучения дисциплины.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки по подготовке к лекциям, практическим занятиям по учебной дисциплине " Конструкционные материалы" по направлению подготовки 27.03.01 Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация.

©А. С. Торопов, 2023 © ННГАСУ, 2023.

3

1.Цели освоения учебной дисциплины

Целями освоения учебной дисциплины «Конструкционные материалы» являются:

-ознакомление студентов со строением металлов, классификацией и маркировкой конструкционных сталей, с основами производства конструкционных материалов; с

методами термической обработки металлов; с классификацией сварных соединений и сварных швов, методами сварки, применяемыми в строительстве; с источниками питания сварочной дуги и классификацией электродов и их покрытий; с дефектами сварных соединений и методами контроля качества конструкций.

2.Содержание курса лекций

Курс лекций по учебной дисциплине «Конструкционные материалы» включает

следующие разделы:

-материаловедение;

-сварка металлов.

2.1. Материаловедение

Строение металлов. Аллотропические превращения в железе. Металлические сплавы и их строение. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей.

Основные структурные составляющие сплавов. Углеродистые стали обыкновенного качества. Стали углеродистые качественные. Легированные стали, их свойства,

маркировка. Термическая обработка стали: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Технологическая схема получения строительного проката: получение чугуна, стали,

проката.

2.2.Сварка металлов

Классификация сварных соединений и сварных швов. Сварочная дуга и ее свойства. Строение сварного шва и зоны термического влияния. Понятие о свариваемости сталей. Источники питания для дуговой сварки. Влияние кислорода, азота и водорода на металл шва. Электроды для ручной дуговой сварки. Технологическая характеристика видов покрытия электродов. Выбор основных параметров режима сварки. Движения электрода во время сварки. Сварка швов различной протяженности, проката большой толщины. Особенности сварки при низких температурах. Сварка арматуры железобетонных конструкций. Дефекты сварных соединений и причины их образования.

Методы контроля качества сварных соединений.

3. Содержание практических занятий

Работы позволяют изучить возможности макроанализа металлов и сплавов,

рассмотреть микроструктуру железоуглеродистых сплавов (сталь, чугун), приобрести

4

навыки измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу, познакомиться на практике с различными способами сварки (ручная электродуговая, газовая, кислородная резка).

В каждой работе приведены контрольные вопросы, которые позволяют студенту оценить свои знания перед защитой работы.

3.1. Практическое занятие «Макроскопический анализ металлов и сплавов»

Описаны сущность макроанализа, его задачи и методика выполнения. С помощью макроанализа можно выявить вид излома, дефекты, нарушающие сплошность металла и являющиеся концентраторами напряжений; дефекты сварных соединений (внешние и внутренние), ликвацию вредных примесей, способы обработки изделий.

Контрольные вопросы:

сущность макроанализа, его задачи;

виды изломов, их характеристика;

понятие ликвации;

влияние серы и фосфора на свойства стали;

методика приготовления макрошлифа;

сущность методики выявления ликвации серы.

3.2. Практическое занятие «Углеродистые стали и их свойства»

Определено понятие стали, описана ее структура (феррит, перлит, цементит,

аустенит). Приведены классификация стали по микроструктуре и по содержанию углерода. Показана область применения углеродистых сталей. Описана методика определения содержания углерода по площади, занятой перлитом на микрошлифе.

Лаборатория оснащена двумя современными электронными микроскопами с увеличением микроструктуры снимка в 500 раз.

Контрольные вопросы:

характеристика стали по химическому составу и механическим свойствам;

классификация стали по микроструктуре;

понятия феррита, перлита, цементита и аустенита;

классификация стали по содержанию углерода;

область использования мало-, средне- и высокоуглеродистых сталей;

методика определения по микрошлифу содержания углерода в стали.

3.3. Практическое занятие «Чугуны»

Дано понятие чугуна как конструкционного материала. Рассмотрены виды чугунов

(белый, серый, ковкий и высокопрочный) и их свойства в зависимости от формы графитовых включений и структуры металлической основы, определяющих механические

5

свойства чугунов. Приведены способы получения чугунов, области их применения.

Определены преимущества чугунов в сравнении со сталью.

Лаборатория оснащена двумя современными электронными микроскопами с увеличением микроструктуры снимка в 500 раз.

Контрольные вопросы:

понятие чугуна и его видов: белого, серого, ковкого и высокопрочного;

структура и свойства чугунов;

условия получения различных видов чугунов;

области применения чугунов;

достоинства и недостатки чугуна в сравнении со сталью;

принцип маркировки чугунов.

3.4. Практическое занятие «Измерение твердости металлов»

Дано понятие твердости и методов её измерения. Приведены зависимости между твердостью стали по Бринеллю и её прочностными характеристиками. Описаны методики измерения твердости по Бринеллю и по Роквеллу. Приведены схемы твердомеров.

Лаборатория оснащена несколькими твердомерами по способам Бринелля,

Роквелла. Имеется ручной ультразвуковой твердомер УЗИТ-3.

Контрольные вопросы:

понятие твердости, как свойство металла;

сущность способов измерения твердости по методам Бринелля и Роквелла;

достоинства методов измерения твердости;

связь твердости металла с пределом прочности и пределом текучести;

выбор параметров испытания на твердость по методам Бринелля и Роквелла.

3.5.Практическое занятие «Оборудование сварочного поста и техника безопасности при ЭДС»

Даны понятия о сварочной дуге, дугах переменного и постоянного тока, прямой и обратной полярности, дугах прямого, косвенного и комбинированного действия. Описано строение дуги. Приведена схема включения в сеть индивидуального сварочного поста.

Приведены оборудование сварочного поста, сварочный инструмент и их назначение.

Определены факторы, влияющие на сопротивляемость организма. Изложены основы техники безопасности при ручной дуговой сварке.

В лаборатории сварки имеются два сварочных поста, работающие на переменном токе (от сварочного трансформатора) и на постоянном токе (от сварочного выпрямителя).

Контрольные вопросы:

6

понятие сварочной дуги;

дуга переменного и постоянного тока;

строение сварочной дуги;

дуги прямого, косвенного и комбинированного действия;

оборудование и инструмент сварочного поста;

факторы, влияющие на сопротивляемость организма;

меры безопасности в лаборатории сварки.

3.6. Практическое занятие «Сварочный трансформатор»

Указаны источники питания сварочной дуги на переменном токе:

трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и с повышенным магнитным рассеянием (подвижный магнитный шунт или подвижные обмотки). Подробно рассмотрена конструкция сварочного трансформатора ТД-500. Описан принцип его работы. Приведены внешняя вольт-амперная характеристика трансформатора и статическая характеристика дуги; технические данные источника питания. Даны практические рекомендации для зажигания электрической сварочной дуги.

Контрольные вопросы:

оборудование сварочного поста при сварке на переменном токе;

схема подключения сварочного трансформатора;

конструкция сварочного трансформатора ТД-500;

внешняя вольт-амперная характеристика трансформатора;

зажигание и процесс возникновения сварочной дуги.

3.7. Практическое занятие «Газовая сварка»

Описаны сущность газовой сварки, принцип получения горючего газа в ацетиленовых генераторах, устройство газовых баллонов; назначение газовых редукторов и принцип газового редуцирования; назначение и принцип действия инжекторной горелки. Рассмотрены зоны ацетилено-кислородного пламени, виды газового пламени,

способы регулирования скорости нагрева свариваемого металла (изменение мощности газового пламени, применение левой или правой сварки, изменение угла наклона газовой горелки). Описана сущность обратного удара и причины его возникновения.

В лаборатории сварки имеется специализированный пост газовой сварки.

Контрольные вопросы:

сущность газовой сварки;

принцип работы ацетиленового генератора;

назначение и принцип работы газового редуктора;

7

назначение и принцип действия газовой горелки;

строение ацетилено-кислородного пламени;

виды газового пламени;

способы регулирования скорости нагрева свариваемого металла;

обратный удар и причины его возникновения.

3.8. Практическое занятие «Сварка в среде углекислого газа»

Описаны сущность сварки в среде углекислого газа, её преимущества перед ручной электродуговой и автоматической сваркой под слоем флюса. Отмечены и её недостатки. Рассмотрены устройство полуавтомата, назначение и работа механизма подачи электродной проволоки. Описана техника сварки углеродистой стали.

Контрольные вопросы:

сущность сварки в среде углекислого газа;

преимущества этого процесса сварки перед другими способами дуговой сварки;

схема процесса сварки в среде СО2;

материалы, применяемые для сварки;

блок-схема полуавтомата и его основные узлы.

4.Методические указания по освоению дисциплины

Объем курса включает часы контактной работы обучающихся с преподавателем

(лекции, лабораторные работы, практические занятия, индивидуальные и групповые консультации) и самостоятельную работу обучающихся (подготовка к защите лабораторных работ, зачету по курсу). В течение курса студенты имеют возможность получить консультацию по различным вопросам подготовки в специально отведенные часы. Лекции позволяют представить значительный объем информации. Лекции по курсу имеют тематическую структуру с соблюдением принципа последовательного изложения,

что позволяет сформировать понимание необходимых технических знаний.

8

Рекомендуемая литература

1.Мещеряков, В. М. Технология конструкционных материалов и сварка / В. М.

Мещеряков. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2008. – 320 с.

2.Оботуров, В. И. Сварочные работы в строительстве / В. И. Оботуров. – Москва :

АСВ, 2006. – 224 с.

3.Шилин, В. М. Технология конструкционных материалов / В. М. Шилин ; Нижегор.

гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2004. – 75 с.

4.Куркин, С. А. Сварные конструкции / С. А. Куркин, Г. А. Николаев. – Москва :

Высш. шк., 1991. – 399 с.

5.Болдырев, А. М. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов

/ А. М. Болдырев, А. С. Орлов. – Москва : АСВ, 1994. – 431 с.

6.Шебеко, Л. П. Лабораторные работы по контролю качества сварных соединений.

Учеб. пособие для техникумов / Л. П. Шебеко. – Москва : Машиностроение, 1966.

– 95 с.

7.Технология конструкционных материалов : учеб. пособие / А. Г. Алексеев [и др.]. –

Санкт-Петербург: ХИМИЗДАТ, 2014. – 504 с.

9

Торопов Александр Сергеевич

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям, (включая рекомендации обучающимся

по организации самостоятельной работы) по дисциплине "Конструкционные материалы" для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01 Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru