- •Введение Важнейшие проблемы народного хозяйства России
- •Улучшение качественных характеристик
- •Снижение себестоимости производимой промышленной продукции
- •3. Расширение масштабов технического перевооружения промышленных предприятий
- •Тема 1. Системный подход в управлении промышленными технологиями и инновациями
- •Конкурентные преимущества российской экономики.
- •Роль технологии и технологической инфраструктуры в современной экономике. Наукоемкая продукция и макротехнологии. Пути интеграции в мировой рынок наукоемкой продукции.
- •1.2. Промышленные технологии и технический прогресс
- •Физический эффект и его модель
- •Основные закономерности проявления физических эффектов
- •Модель физического эффекта
- •1.3. Конкурентоспособность промышленной продукции и пути ее достижения Потребительские свойства и цена продукции
- •Классификация технологий: по функциональному составу – технологии заготовительного, основного и вспомогательного производства
- •Классификация технологий по отраслям народного хозяйства
- •Тема 2. Конструкторская и технологическая подготовка производства
- •1. Конструкторская подготовка производства на основе cad/cam систем: классификация сапр, технические возможности, критерии выбора
- •2. Технологическая подготовка производства на основе cad/cam систем: классификация сапр, технические возможности, критерии выбора
- •Создание системы pdm на предприятии:
- •Тема 3. Промышленные технологии в машиностроении
- •3.1. Технологии переработки сырья и производство промышленных материалов Виды природных ресурсов, их запасы
- •Топливно-энергетическое сырье
- •Металлы
- •Понятие промышленных материалов
- •Стали, классификация сталей, свойства сталей
- •Маркировка стали:
- •Чугуны, классификация чугунов, свойства
- •Цветные сплавы, область применения и свойства
- •Методы и средства определения физико-механических характеристик сталей и сплавов
- •Методика выбора материала
- •Пластмассы: типы, состав, методы получения
- •Керамика, основные виды и область применения
- •Технические керамики
- •Огнеупоры
- •Применение алюминиевых керамик
- •Особенности промышленных технологий металлургического комплекса Доменное производство
- •Продукты доменной плавки
- •Производство стали Сущность процесса
- •Способы выплавки стали
- •Производство стали в электропечах
- •Дуговая плавильная печь.
- •Индукционные тигельные плавильные печи
- •Разливка стали
- •Способы повышения качества стали
- •Прокат и его производство
- •Способы прокатки
- •Технологический процесс прокатки
- •Основы порошковой металлургии
- •1. Основные свойства и классификация металлокерамических материалов
- •2. Получение металлических порошков
- •3. Получение неметаллических порошков
- •4. Формообразование заготовок и изделий из порошков
- •Проблема переработки промышленных отходов, рециклинг
- •3.2. Технологии механической, электро-физической, электро-химической и др. Видов обработки в машиностроении Машина – как объект производства. Классификация машин
- •Качество машин
- •Изделие и его элементы
- •Производственный процесс изготовления машины
- •Технологический процесс, классификация технологических процессов по ес тпп
- •Технологическая операция. Структура технологической операции
- •Заготовительное производство. Основные технологии получения заготовок: литье, ковка, штамповка Способы изготовления заготовок Выбор метода и способа получения заготовки
- •Общие принципы выбора заготовки
- •Способы изготовления отливок Изготовление отливок в песчаных формах
- •Литье в оболочковые формы
- •Литье по выплавляемым моделям
- •Литье в металлические формы
- •Изготовление отливок центробежным литьем
- •Литье под давлением
- •Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •Изготовление отливок непрерывным литьем
- •Способы обработки металлов давлением
- •Классификация процессов обработки давлением
- •Операции ковки
- •Предварительные операции
- •Основные операции
- •Горячая объемная штамповка
- •Формообразование при горячей объемной штамповке
- •Механическая обработка металлов и сплавов
- •Движения для осуществления процесса резания и схема обработки
- •Режим резания и геометрия срезаемого слоя
- •Инструмент для формообразования поверхностей деталей машин
- •Влияние углов резца на процесс резания
- •Физические закономерности (явления) процесса резания
- •1) Стружкообразование и виды стружек.
- •2) Усадка стружки
- •3) Силы резания
- •4) Наростообразование
- •5) Наклеп (упрочнение)
- •6) Тепловыделения в зоне резания
- •7) Трение, износ и стойкость инструмента
- •8) Вибрации при резании металлов
- •9. Точность и качество обработанной поверхности.
- •10. Производительность и выбор режима резания
- •11. Инструментальные материалы
- •Рассмотрим каждую группу материалов подробнее.
- •Металлорежущие станки
- •Классификатор металлорежущих станков ( по энимс)
- •Обработка заготовок на токарных станках
- •1. Типы станков токарной группы
- •Карусельные станки
- •Револьверные станки
- •Токарные автоматы и полуавтоматы
- •1.Станина. 2. Коробка подач. 3. Передняя бабка.
- •3. Типы токарных резцов
- •4. Принадлежности к токарным станкам
- •5. Способы закрепления заготовок
- •6. Работы, выполняемые на токарных станках
- •Обработка заготовок на фрезерных станках
- •1. Особенности процесса фрезерования
- •2. Работы, выполняемые на фрезерных станках.
- •3. Типы фрез.
- •4. Элементы режима резания.
- •5. Машинное время при фрезеровании
- •6. Схемы цилиндрического фрезерования
- •7. Типы фрезерных станков
- •8. Принадлежности к фрезерным станкам
- •9. Делительные головки
- •Обработка на сверлильных и расточных станках
- •1. Работы, выполняемые на сверлильных станках
- •2. Конструкции и геометрия осевых инструментов
- •1) Сверла
- •2) Зенкеры
- •3) Развертки.
- •3. Элементы режима резания
- •4. Типы сверлильных расточных станков
- •Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •1. Особенности процессов строгания, долбления и протягивания
- •2. Строгание и долбление
- •2) Элементы режима резания
- •3. Протягивание
- •4. Станки строгально-протяжной группы
- •Зубонарезание
- •1. Методы нарезания зубчатых колес.
- •2. Схемы обработки методом копирования
- •1) Схема нарезания дисковой модульной фрезой
- •3) Схема нарезания зубодолбежной головкой
- •3. Схемы обработки зубчатых колес методом обкатки
- •1) Схема нарезания червячной фрезой
- •2) Схема нарезания зубодолбяком
- •3) Схема зубострогания
- •Шлифование
- •1. Особенности процесса шлифования
- •2. Характеристика и маркировка абразивного инструмента
- •1) Абразивные материалы
- •2) Зернистость абразивных материалов
- •3) Связка абразивных инструментов
- •4) Твердость абразивных инструментов
- •5) Структура абразивного инструмента
- •6) Классы точности и неуравновешенности шлифовальных кругов
- •7) Форма и размеры абразивного инструмента
- •8) Маркировка шлифовальных кругов
- •3. Основные схемы шлифования
- •1) Круглое шлифование
- •2) Плоское шлифование
- •3) Профильное шлифование
- •4. Шлифовальные станки
- •Отделочные методы обработки
- •1. Обработка абразивными инструментами
- •2. Методы отделки зубьев зубчатых колес
- •3. Обработка методами пластического деформирования
- •Электрохимические и электрофизические методы размерной обработки
- •1. Электрохимические методы
- •2. Электроэрозионные методы
- •3. Ультразвуковая обработка
- •4. Лучевые методы
- •3.3. Автоматизация технологических процессов и производств термины и определения гибких производственных систем
- •Классификация гпс
- •Гибкость гап
- •Cтруктура и уровни асу
- •Основные функции эвм в развитых гибких производствах:
- •Программное управление оборудованием
- •Различают 3 вида dnc - систем
- •Оперативное планирование гпс
- •Тема 4. Промышленные технологии топливно-энергетического комплекса Перспективы развития топливно-энергетического комплекса
- •1. Нефтяной комплекс
- •Нефтедобывающая промышленность
- •Нефтеперерабатывающая промышленность
- •Развитие транспортной инфраструктуры нефтяного комплекса
- •3. Газовая промышленность
- •5. Электроэнергетика
- •6. Атомная энергетика и ядерно-топливный цикл
- •7. Возобновляемые источники энергии и местные виды топлива
- •Тема 5. Наукоемкие промышленные технологии Нанотехнологии
- •История развития нанотехнологии.
- •Основные достижения нанотехнологии.
- •2. Наночастицы
- •3. Новейшие достижения
- •3. Промышленность и сельское хозяйство. Экология.
- •4. Освоение космоса. Информационные и военные технологии.
- •Тема 6. Основы проектирования и управления производственными системами
- •1.1. Организационные технологии проектирования производственных систем
- •Формы проектирования в зависимости от типа производства
- •Методы организационного проектирования производственной системы (пс)
- •Характеристика типов производства
- •Характеристики различных типов производства
11. Инструментальные материалы
1) Требования к свойствам инструментальных материалов
Режущие инструменты работают в условиях больших силовых нагрузок, высоких температур и повышенного трения, поэтому материалы режущей части инструментов должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований:
- иметь твердость гораздо большую, чем у обрабатываемого материала;
- иметь высокую прочность на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, ударную вязкость;
- обладать высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. сохранять необходимую твердость при высоких температурах нагрева;
- обладать высокой износостойкостью, т .е. хорошо сопротивляться истиранию при трении;
- быть технологичным, т. е. легко поддаваться механической обработке при изготовлении из него режущего инструмента;
- быть экономичным, т.е. содержать менее дорогие элементы.
2) Классификация инструментальных материалов
Все инструментальные материалы можно разделить на группы:
Инструментальные стали.
Металлокерамические твердые сплавы.
Минералокерамика.
Сверхтвердое материалы (СТМ).
Абразивные материалы.
Рассмотрим каждую группу материалов подробнее.
1. Инструментальные стали.
Различают: - углеродистые инструментальные стали,
- легированные инструментальные стали,
- быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали.
Марки: У7А, У8А, ..., У13А содержат 0,7...1,3%С.
Твердость после термообработки: HRC 60...62.
Теплостойкость: Θкр = 200...250°С.
Допустимая скорость резания: Vmax не более 20 м/мин.
Изготовляемый инструмент:
- слесарный: ножовочные полотна, зубила, молотки, метчики, плашки, напильники и т.д.
- столярный: ножи, ножовки, стамески и т.д.
Легированные инструментальные стали - это углеродистые стали с добавками легирующих элементов: хрома (X), вольфрама (В), марганца (Г), кремния (С) и других.
Марки: ХВГ, 9ХС, ХВСГ и много других.
Твердость: HRC 62...64.
Теплостойкость: Θкр = 250... 300°С.
Скорость резания: Vmax до 25 м/мин.
Инструмент: протяжки, сверла, метчики, плашки, развертки, фрезы,
фасонные резцы и др.
Быстрорежущие стали имеют повышенное содержание вольфрама (от 6 до 18 % W ), хрома (3 ... 4,6 % Cr) и кобальта (3 ...10 % Со).
Марки: Р9, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р10К5Ф2 и др.
Твердость: HRC 63...65.
Теплостойкость: Θкр = 600 ... 650°С.
Скорость резания: Vmax до 80 м/мин.
Инструмент: резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, зуборезный инструмент, протяжки, долбяки, шеверы и др.
Металлокерамнческне твердые сплавы
Твердые сплавы представляют собой сплавы карбидов тугоплавких металлов (W, Ti, Ta) с кобальтом (Со). Различают твердые сплавы:
- однокарбидные - вольфрамовые;
- двухкарбидные – титано-вольфрамовые;
- трехкарбидные – титано-тантало-вольфрамовые;
- безвольфрамовые.
Вольфрамовые твердые сплавы (группа ВК).
Марки: ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК6М, ВК60М и др.
Расшифровка: ВК8 состоит из 8% Со и 92% WC.
Титано-вольфрамовые твердые сплавы (группа ТК).
Марки: ТЗОК4, Т15К6, Т5К10, Т14К8 и др.
Расшифровка: Т15К6 (6% Со + 15%TiC + 79% WC).
Титано-тантало-вольфрамовые твердые сплавы (группа ТТК).
Марки: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 и др.
Расшифровка: ТТ7К12 [12% Со + 7%(TiC+TaC) +81% WC].
Безвольфрамовые твердые сплавы (группа БВ).
Марки: ТМ1, ТМЗ, ТН-30, КНТ-16, "Монитикар" и др.
Твердость твердых сплавов: HRC 86...92.
Теплостойкость: Θкр = 800... 1000°С.
Скорость резания: Vmax до 800 м/мин.
Из твердых сплавов методом порошковой металлургии изготовляют плас- тинки различной формы, которые затем припаивают или крепят механически к рабочей части инструментов.
Используют также многогранные неперетачиваемые пластинки.
Рекомендации по применению:
Группу ВК используют для обработки хрупких материалов (чугунов, бронз), пластмасс, неметаллических материалов.
Группа ТК применяется для обработки пластичных и вязких материалов, незакаленных сталей.
Группа ТТК используется для обработки жаропрочных сталей и сплавов, т. к. отличается повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью.
Твердые сплавы используют для изготовления практически любого режущего инструмента, но наибольшее их применение в резцах (до 95 %). Инструменты сложных форм (сверла, зенкеры, развертки, протяжки и т. п.) изготовляют из пластифицированных твердых сплавов, которые в виде спрессованного порошка из твердых сплавов, погруженного в кипящий парафин при температуре 800°С, после остывания представляют однород- ную массу. После спекания при температуре 1300°С они приобретают необходимую твердость.
3) Минералокерамические материалы
Минералокерамика - синтетический материал, полученный спеканием при температуре 1700...1750°С из глинозема (Аl2О3) или нитрида кремния (Si3N4).
Различают 3 группы минералокерамики, отличающихся химическим составом, методом производства и областями применения.
1 группа - оксидная ("белая") керамика, состоящая в основном из Аl2О3 и легирующих добавок (MgO, ZrO2 и др.). Получают холодным прессованием с последующим спеканием.
Марки: ЦМ-332, ВО-13, ВШ-75, СХЗ(Яп), SN56(ФРГ), W80(Яп), V-34(США) и др.
2 группа - оксидно-карбидная ("черная") керамика, состоящая из А12О3 (до 60 %), TiC (20...40%), ZrО2 (20...40%) и других карбидов тугоплавких металлов. Получают горячим прессованием в графитовых прессформах.
Марки: ВОК-60, В-3, ОНТ-20, ВОК-63, НС-2(Яп), SH-1(ФРГ), СС650(Шв) и др.
3 группа - нитридная ("коричневая") керамика на основе нитрида кремния (Si3N4) с легированием оксидами иттрия, циркония, алюминия и др. Получают методом горячего прессования.
Марки: Силинит-Р, SL100(ФРГ), СС680(Шв), S-8(США), SX4(Яп) и др.
Свойства минералокерамики:
Твердость: HRA 91...96.
Теплостойкость: Θкр = 1200°С.
Скорость резания практически неограниченная.
Высокие износостойкость и хрупкость.
Низкие прочность на изгиб и ударная вязкость.
Рекомендации по применению:
1 группу (ВО-13, ЦМ-332 и др.) используют для чистовой и получистовой обработки нетермообработанных ("сырых") сталей, серых чугунов со скоростью резания V = 800...1000 м/мин.
2 группа (ВОК-60, ВОК-63, В-3 и др.) - для чистовой, получистовой и прерывистой обработки ковких, высокопрочных чугунов, закаленных сталей (HRC 30...65), цветных медных и алюминиевых сплавов.
3 группа (Силинит-Р) - для получистовой обработки чугунов, жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сплавов на основе никеля.
4. Сверхтвердые материалы (СТМ)
В настоящее время инструментальная промышленность выпускает две группы СТМ, используемых в лезвийных инструментах: композиты и синтетические алмазы.
Композиты получают на основе нитрида 6opa (BN) и различают по технологии их получения:
1) Композиты 01 (Эльбор-Р) и 02 (Белбор) - получают путем фазового превращения графитоподобного (BNг) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).
2) Композиты 10 (Гексанит-Р), 09 (ПТНБ), Вюрпин (Яп) и др. – получают фазовым превращением синтеза вюрцитного (BNв) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).
3) Композиты 05, 06, Киборит, Ниборит, Боразон, Амборит, Сумиборон, BN200(США) - получают спеканием частиц кубического сфалерит-ного нитрида бора (ВNсф) со связкой. Этот метод является основным при изготовлении композитов за рубежом.
Свойства композитов:
Твердость: Эльбора-Р - 73,5 ГПа (HRA 97...98), Гексанита-Р - 49 ГПа (HRA 96).
Теплостойкость: Θкр = 1300...1400°С.
Высокая ударная вязкость и прочность на изгиб (у Гексанита-Р в 2 раза выше, чем Эльбора-Р).
Инертность к углероду (нет химического сродства).
Малый коэффициент трения.
Рекомендации по применению:
1. Применять Композиты 01 (Эльбор-Р) для чистовой обработки деталей из закаленных сталей и чугунов на высоких скоростях резания, взамен шлифования.
2. Композит 10 (Гексанит-Р) эффективно использовать при чистовом, получистовом, прерывистом точении закаленных сталей, чугунов, твердых сплавов ВК, термообработанных высокопрочных и жаропрочных сплавов и др.
3. Применять инструменты из композитов на станках повышенной (П), высокой (В) и особо высокой (А) точности, обладающих достаточной виброустойчивостью и жесткостью, обеспечивающих высокую скорость резания (до 1000 м/мин) и низкий предел подач (0,005...0,01 мм/об).
4. Можно использовать вместо чистового шлифования.
Синтетические алмазы
Синтетические алмазы являются материалами на основе модификаций углерода, различаются по технологии получения, могут быть:
Алмазы - АСБ (Баллас), АСПК (Карбонадо), АСПВ, АСФ, "Славутич" - поликристаллы алмаза, получаемые в результате фазового перехода (синтеза) графита в алмаз при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.
Алмазные спеки: СВ, СВС, СВАБ, Дисмит, СВБН, Карбонит, СКМ, Компакс, Синдит, Мегадаймонд, Сумидиа и др. - получают путем спекания микропорошков алмаза с добавлением порошков композитов под большим давлением и при высокой температуре.
Алмазные спеки обладают высокой ударной вязкостью (в отличие от алмаза) и высокие показатели прочности.
Свойства синтетических алмазов:
Твердость: АСБ до 114 ГПа (HRA 102),
АСПК до 150 ГПа (HRA 105),
СВБН до 108 ГПа (HRA 101).
Теплостойкость: АСБ - Θкр до 720°С, АСПК - Θкр до 800°С,
СВБН - Θкр до 950°С.
Прочность на сжатие спеков в 2 раза выше прочности природного алмаза.
Низкий коэффициент трения.
Имеет химическое сродство с углеродом.
Рекомендации по применению:
1. Алмазы используют для изготовления резцов, волок, выглаживателей, дорнов и др.
2. Применяются для точения материалов не содержащих углерода: алюминиевых и высококремниевых сплавов, цветных металлов, трудно обрабатываемых пластмасс, керамики, стеклопластиков, асбоцемента и др.
3. Алмазные спеки СВ и СВАБ используют для изготовления волок, резцов, спек СВС - для инструмента, работающего в условиях абразивного износа (буровые коронки, долота, правящие карандаши и др.).
5) Абразивные материалы.
Абразивные материалы используют для изготовления абразивных инстру-ментов: шлифовальных кругов, брусков, лент, порошков, паст и др.
Подробнее абразивные материалы будут рассмотрены при изучении методов обработки деталей на шлифовальных станках.