ЗАДАЧИ Производственные технологии ч1

ЗАДАЧИ

по курсу «Производственные технологии» ч.1

1. По диаграмме состояния системы Cu-Ni опишите взаимодействие компонентов в твердом и жидком состояниях, укажите структурные составляющие во всех ее областях, объясните характер изменения свойств сплавов с помощью правила Курнакова и по правилу рычага определите соотношение жидкой и твердой фаз и их концентрации для сплава, содержащего 30% Cu, между линиями ликвидус и солидус.

2. Приведите основные характеристики кристаллических решеток Fe_α и Fe_γ, вычислите изменение объема железа при его полиморфном превращении, если радиусы атомов Fe в ОЦК плотной упаковке r_ОЦК = 0,1241 нм, а в ГЦК - r_ГЦК = 0,127 нм.

3. Ликвация: виды ликвации и причины возникновения. Какая ТО применяется для сплавов типа твердый раствор с целью устранения ликвации?

4. Опишите явление полиморфизма на примере кобальта. Как различаются строение, основные характеристики кристаллической решетки (размеры, координационное число, плотность упаковки и др.) и свойства Со_α и Со_β.

5. Роль дислокаций в процессах пластической деформации и формирования напряженно-деформированного состояния.

6. Требуется провести поверхностное упрочнение изделия из стали 20. Какие виды обработки можно для этого применить? Опишите одну из технологий и превращения, которые происходят при этом в материале.

7. С помощью диаграммы состояния Fe-Fe₃С определите температуры нормализации, отжига и закалки для стали У10. Опишите микроструктуру и свойства стали после каждого вида обработки.

8. В структуре стали 30 после закалки остаточного аустенита не наблюдается, тогда как в стали У12 его присутствует до 30%. Объясните это с применением мартенситных кривых указанных сталей и назначьте ТО, с помощью которой можно ликвидировать остаточный аустенит.

9. На примере систем Fe-Ni и Fe-Mn описать превращения в сплавах, компоненты которых обладают полиморфизмом.

10. В чем отличия ступенчатой, изотермической и поверхностной закалки от обычной? Каковы преимущества и недостатки каждого из перечисленных видов закалки?

11. Укажите режимы и технологию отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Какие структурные превращения при этом происходят и как изменяются механические свойства материала?

12. Определите состав сплава, содержащего 3,1 % С, по фазовым и структурным составляющим. Охарактеризуйте основные свойства этих составляющих.

13. На примере меди, алюминия и магния опишите строение и основные характеристики ОЦК, ГЦК и ГПУ кристаллических решеток.

14. По диаграмме состояния железо-цементит опишите (с применением правила фаз) превращения в сплаве, содержащем 1,6% С, в интервале температур 0-1600⁰ С, а также определите содержание углерода и количественное соотношение фаз при 1350⁰ С.

15. С точки зрения природы химической связи объясните изменение электрических и механических свойств в ряду веществ: NaCl→Al₂O₃→GaAs→Si→ Ge→Pb→Cu.

16. По диаграмме состояния железо-цементит опишите (с применением правила фаз) превращения в сплаве, содержащем 1,6% С, в интервале температур 0-1600⁰ С, а также определите содержание углерода и количественное соотношение фаз при 1350⁰ С.

17. Алюминиевый сплав Д1 имеет твердость 118НВ [кГс/мм²], бронза БрА7 – КГС180НВ, а сталь 45 – 350НВ. Чему равно их временное сопротивление σ_В [МПа]?

18. Изделия из чугуна имеют близкие механические свойства (σ_В = 400 МПа, δ = 3-4%), но разные формы графитовой составляющей: шаровую - в одном и комковатую - в другом. Укажите название чугунов и способы получения указанных форм графита.

19. Почему для изготовления металлорежущего инструмента применяется сталь с начальной структурой зернистого перлита? В результате какой ТО ее получают и как проводится упрочнение готового инструмента?

20. Каким методом можно восстановить пластичность холоднокатаных медных лент? Назначьте режим ТО и опишите процессы, которые при этом происходят.

21. Что такое технологическая анизотропия холоднодеформированного металла? Как она возникает, на какие свойства влияет и как устраняется?

22. Для изготовления деталей конструктивной базы РЭС применяют бронзы БрОФ10-1 и БрОЦС4-4-2,5. Расшифруйте состав и назначение легирующих элементов. Приведите механические и технологические свойства этих сплавов.

23. Фрезы изготавливаются из стали 9ХС. Укажите состав и группу, к которой она относится, назначьте и обоснуйте режим упрочняющей ТО. Объясните, как влияют легирующие элементы на превращения, происходящие при ТО, микроструктуру и свойства стали.

24. По диаграмме состояния медь-цинк опишите характер превращений и взаимодействия компонентов, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните изменение свойств латуней.

25. Для изготовления шасси и лицевых панелей электронных приборов применяется сплав АМг3. Укажите его состав, назначение легирующих элементов и основные физико-химические свойства. Каким методом проводится его упрочнение.

26. Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) пружин из стали 70. Опишите превращения, которые при этом происходят, микроструктуру и свойства стали после ТО.

27. Для изготовления ответственных деталей РЭС выбран сплав В95Т1. Укажите состав и основные физико-химические свойства, механизм и технологию упрочнения сплава.

28. Чему равен коэффициент Пуассона, модуль Юнга и модуль сдвига, если образец с d₀ = 2,2 мм и l₀ = 100 мм упруго сдеформировался до d₁ = l,97 мм и l₁ = 127 мм. Модуль объемной упругости материала k = 1,87 10⁵ МПа.

29. Для изготовления деталей методом глубокой многооперационной вытяжки используется латунь Л68. Укажите состав, структуру и свойства сплава, назначьте и обоснуйте режим ТО, применяющейся между отдельными операциями вытяжки.

30. Для деталей, работающих в контакте с сильными кислотами, выбрана сталь 14Х17Н2. Укажите состав, структуру и класс стали, назначение легирующих элементов. Какая термообработка повышает эксплуатационные свойства этого класса сталей?

31. Определите глубину проникновения электрического поля в алюминиевый и железный проводники на частотах 400 и 10⁵ Гц. Считать: для Al - μ = 1, ρ = 0,028 мкОм ·м, для Fe - μ = 1000, ρ = 0,1 мкОм ·м.

32. Для элементов сопротивления выбран сплав копель МНМц 43-05. Укажите состав и группу, к которой он относится по назначению. Опишите структуру и физико-химические характеристики сплава. Какие материалы можно использовать в качестве его заменителей.

33. Определите запас по электрической прочности плоского конденсатора и толщину диэлектрика в нем, если емкость конденсатора 68 пФ, площадь обкладок 10 см², а рабочее напряжение 10 кВ. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε = 6,5, Е_пр = 5 10⁷ В/м.

34. Определить время, в течение которого электрон пройдет расстояние в 1 км по медному проводнику, если ρ = 0,017 мкОм ·м, U = 220 В, на атом приходится один свободный электрон. За какое время он прошел бы это расстояние при отсутствии рассеяния?

35. Удельное сопротивление медного проводника, содержащего 0,5 ат.% индия, равно 0,0234 мкОм ·м. Определить концентрацию атомов индия в сплаве с ρ = 0,0298 мкОм ·м, полагая, что все остаточное сопротивление обусловлено рассеянием на атомах примеси. (Использовать правила Маттисена и Линде).

36. Стержень из графита соединен последовательно с медным стержнем того же сечения. Определить, при каком соотношении их длин, сопротивление композиции не зависит температуры. Принять для меди - ρ = 0,017 мкОм ·м, α_ρ = 4,3 10^-3 К^-1 , для графита - ρ = 8,0 мкОм ·м, α_ρ = -10^-3 К^-1.

37. Один спай термопары помещен в печь с Т = 200⁰С, другой находится при Т = 20⁰С. Вольтметр показывает при этом термо ЭДС 1,8 мВ. Чему будет равна термо ЭДС, если второй спай поместить в сосуд: а) с тающим льдом; б) с кипящей водой? Удельную термо ЭДС во всем температурном диапазоне считать постоянной.

38. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 20⁰С равно 35 Ом. Определить температуру нити, если в установившемся режиме работы при U = 220 В по ней проходит ток 0,6А. Считать α_ρ = α_R = 5 10^-3 К^-1.

39. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в кремнии при 250 К, если ширина его запрещенной зоны E_g = 1,12 эВ, а эффективные массы плотности состояний m_c = 1,05 m_o, m_v = 0,56 m_o.

40. Определить время жизни и подвижность электронов в невырожденном Ge при Т = 300 К. Диффузионная длина электронов L_п = 1,5 мм, а коэффициент диффузии D_n = 9,8·10^-3 м²/с.

41. Определить скорость оптической генерации g неравновесных носителей заряда в Si на глубине 100 мкм от освещаемой поверхности при фотовозбуждении монохроматическим излучением интенсивностью I₀ = 10²⁰ м^-2·с^-1, если показатель поглощения материала на длине волны излучения α = 5·10⁴ м^-1, а коэффициент отражения излучения R = 0,3.

42. Прямоугольный образец полупроводника n-типа с размерами 50×5×1 мм помещен в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,5 Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Под действием напряжения U_а = 0,42 В, приложенного вдоль образца, по нему протекает ток I_а = 20 мА. Измерения показывают ЭДС Холла U_Н = 6,25 мВ. Найти удельную электропроводность σ, подвижность μ и концентрацию n основных носителей заряда.

43. Магнитная восприимчивость никеля при температурах 400 и 800⁰С равны соответственно 1,25·10^-3 и 1,14·10^-4. Определить температуру Кюри и магнитную восприимчивость Ni при температуре 600⁰С (использовать закон Кюри-Вейсса).

44. В сердечнике трансформатора удельные магнитные потери на гистерезис и на вихревые токи на f = 2 кГц равны между собой и составляют 2 Вт/кг. Определить суммарные удельные магнитные потери в сердечнике на частоте 400 Гц, если максимальная магнитная индукция в нем такая же.

45. Катушка с ферритовым тороидальным сердечником диаметром 10 мм имеет индуктивность 0,12 Гн и содержит 1000 витков. Определить ток в катушке, при котором магнитная индукция в сердечнике равна 0,1 Тл.

46. Цилиндрический стержень диаметром 10 мм и длиной 20 мм из диэлектрика с удельным объёмным сопротивлением ρ_v = 10¹³ Ом·м и удельным поверхностным сопротивлением ρ_s = 10¹⁴ Ом имеет на торцах металлические электроды. Определить сопротивление между ними.

47. Рассчитайте, насколько изменится диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги с плотностью d_б = 1000 кг/м³ после пропитки ее конденсаторным маслом. Для целлюлозы ε_ц = 6,5; d_ц = 1500; ε_в = 1; d_в = 0; ε_м = 2,2. Использовать формулу Лихтеннекера для сложного диэлектрика в предположении, что компоненты включены последовательно.

48. Пленочный конденсатор, диэлектрик которого имеет ε = 3 теряет за 30 минут половину сообщенного ему заряда. Полагая, что утечка происходит только через пленку диэлектрика, определите его удельное сопротивление.

49. Определите удельные электрические потери в плоском конденсаторе, изготовленном из пленки полистерола толщиной 20 мкм, если на него подано напряжение 2 В частотой 2 МГц. Для полистирола ε = 2,5; tg δ = 2·10^-4.

50. В ферритовом кольцевом сердечнике дросселя на частоте f = 0,1 МГц напряженность магнитного поля Н = 4 А/м. Найти удельные магнитные потери в сердечнике, если tgδ_м = 0,2, а магнитная проницаемость феррита μ. = 2500.

51. Кольцевой ферритовый сердечник со средним диаметром d_ср = 25 мм имеет воздушный зазор длиной 1 мм. При пропускании тока 0,17 А через обмотку сердечника, состоящую из 500 витков, в зазоре создается индукция B_о = 0,1 Тл. Определите магнитную проницаемость феррита.

52. В качестве основной формообразующей операции изготовления детали из алюминиевого сплава Д16Т выбрано литье под давлением. Насколько обоснован этот выбор с точки зрения технологических свойств материала. Какой метод был бы более эффективен в условиях крупносерийного производства?

53. Определить Т_ш-к и уровень технологичности конструкции детали по трудоемкости, если Т_шт = 120 с, программа выпуска N = 110 шт, Т_пз = 21 мин. Базовый показатель трудоемкости равен 6,5 мин.

54. В условиях крупносерийного производства необходимо изготовить станину технологической установки из чугуна ВЧ42-12. Предложите и обоснуйте наиболее эффективный метод изготовления заготовки.

55. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях единичного производства.

56. В механическом цеху имеются следующие группы станков: шлифовальные, фрезерные, зубонарезные, токарные, сверлильные, протяжные. Расположите указанное оборудование в последовательности операций типового ТП изготовления зубчатых колес.

57. В условиях массового производства необходимо изготовить деталь из бронзы БрО-6. На основе анализа технологических свойств материала выберите метод изготовления заготовки.

58. На 250 рабочих местах, оснащенных 640 единицами оборудования в течении месяца выполняется 3600 операций. Определить тип производства и дать его технико-экономическую характеристику.

59. Табличным методом определить припуск под обработку отверстия диаметром 40⁺⁰⁶ и шероховатостью R_a0,63 в корпусной детали. Материал заготовки – ковкий чугун, метод изготовления – литье по выплавляемым моделям.

60. При изготовлении заготовок односторонних печатных плат из фольгированного стеклотекстолита применяется вырубка по контуру и пробивка базовых отверстий. Укажите особенности выполнения этих операций по сравнению с листовой штамповкой металлов.

61. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях среднесерийного производства.

62. Рассчитайте комплексный показатель технологичности детали (чертеж с ТТ прилагается) по конструкторским и технологическим показателям, рекомендуемым для электромеханических узлов РЭС.

63. На основе анализа физико-химических и технологических свойств материала выберите метод изготовления втулки подшипника скольжения из полиамида ПА 610-1-101. Производство массовое.

64. Определите состав штамповочных операций, рассчитайте их усилия и выберите пресс для их выполнения. Чертеж детали с ТТ прилагается.

65. Поверхность детали из низкоуглеродистой стали марки 20кп должна иметь твердость HRC42-46, быть износо- и коррозионностойкой. Предложите метод обработки, обеспечивающий указанные эксплуатационные свойства.

66. Какие методы обработки резанием позволяют получить шероховатость поверхности деталей типа тел вращения из углеродистых сталей меньше R_a0,32?

67. Дайте классификацию, рекомендации по выбору и методику расчета конструктивных элементов литниковых систем, применяемых при литье в кокиль.

68. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях массового производства.

69. Опишите приемы обработки, схемы базирования и виды станочных приспособлений и инструмент, применяемый при изготовлении валов и осей с отношением длины к диаметру большим за 5-7.

70. Технологические возможности и особенности выполнения разделительных операций точной листовой штамповки металлических сплавов.

71. Выберите заготовительную операцию и разработайте техноло-гический маршрут изготовления детали из силумина (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях массового производства.

72. На примере детали (чертеж прилагается) покажите какие технологические приемы, схемы базирования и приспособления применяются при изготовлении тонкостенных деталей типа тел вращения.

73. Разработать схему базирования (с учетом конструкторских требований, приведенных на чертеже) и представить ее условно на технологической схеме обработки корпусной детали.

74. Табличным методом определить общий припуск под обработку наружной цилиндрической поверхности детали (чертеж прилагается) и выбрать сортамент горячекатанного проката для изготовления заготовки.

75. Виды и конструктивное исполнение форм для прямого прессования термопластов. Разработать технологический маршрут изготовления детали (чертеж прилагается) из аминопласта КФА2.

8