- •2.1 Основные определения………………………………………………………………………………
- •1.1 Основные определения
- •1.2Классификация технологических процессов
- •1.3 Классификация основных конструкционных материалов
- •Металлы:
- •II. Неметаллы:
- •1.4 Применение основных конструкционных материалов в самолетостроении
- •1.5 Перспективы применения новых км и фм
- •IV. Сложнолегированные сплавы для горячего изостатического прессования (гип).
- •V. Жаропрочные сплавы, получаемые литьем с направленной кристаллизацией:
- •VI. Полимерные композиционные материалы:
- •2. Органопластики, армированные армидными волокнами:
- •5. Органические стекла:
- •VII. Функциональные материалы:
- •VIII. Диффузионные и теплозащитные покрытия:
- •2.1 Основные определения
- •Сырье полуфабрикат заготовка деталь.
- •2.2Общее членение самолета
- •2.3 Классификация авиационных деталей
- •2.4 Типовые конструктивно – технологические элементы деталей
- •2.5Конструктивно – технологические особенности авиационных деталей
- •2.6Точность, как основной показатель качества деталей
- •2.7Основные требования к авиационным деталям, поступающим на сборку
- •По взаимозаменяемости:
- •2.8Понятие о технологичности деталей и заготовок
- •2.9Виды технологичности
- •2.10 Главные факторы, определяющие требования к технологичности конструкции
- •2.11 Оценка технологичности конструкции изделия
- •I.Черные металлы и сплавы:
- •25Л гост 977-88;
- •Ст 5 гост 380-94; Ст 3 сп гост 380-94; Ст 3 кп гост 380-94; Ст 5 г пс гост 380-94;
- •Сталь 10 гост 1050-88;
- •Сталь 20хн3а гост 4543-71;
- •Сталь у10а гост 1435-90;
- •II. Цветные металлы и сплавы:
- •Плита аМг2 18х1500х2500 гост 17232-71;
- •Плита д16б 16х2000х6000 гост 17232-71;
- •Плита в95а 20х1000х4000 гост 17232-71;
- •Лист вт1-0 1х600х1500 ост 90042-71
- •«Пресс – штамп – заготовка» (пшз).
- •«Станок – приспособление – инструмент – деталь»(спид).
- •Массовое;
- •Серийное;
- •Единичное.
- •II. Изготовление формы:
- •III. Изготовление стержней:
- •IV. Получение отливки:
- •По методу уплотнения смеси в опоке:
- •II. По способу извлечения модели из формы:
- •VI. Листован штамповка:
- •I. Виды брака поковок:
- •II. Виды брака листовых заготовок:
- •Гр. I гост 8479-70;
- •Гр. II (III) нв 143-179 гост 8479-70;
- •Гр. IV(V) кп 490 гост 8479-70;
- •I. По состоянию металла в процессе сварки:
- •I. Стыковая:
- •II. Точечная:
- •III. Шовная или роликовая:
- •I.Газокислородная резка;
- •I. Наружные:
- •I. Наружные:
- •III. По типоразмерам станки бывают:
- •Формообразующие:
- •Лучевая:
- •I.В массовом и крупносерийном производствах:
- •II.В мелкосерийном и единичном производствах:
- •I.Композиционные металлические материалы:
- •II. Полимерные композиционные материалы:
- •Механические, получение порошка без изменения химического состава материала:
- •Физико-химические, восстановление металлов из их оксидов или карбидов.
- •I.Термопластичные (термопласты):
- •II.Термореактивные (поликонденсационные смолы или реактоплласты):
- •I.Переработка в вязкотекучем состоянии:
- •II.Переработка в высокоэластичном состоянии:
- •III.Производство деталей из жидких полимеров:
- •Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии (листов, плит, труб, профилей различного сечения):
- •V. Сварка пластмасс:
- •VI. Склеивание пластмасс:
- •Производство полуфабрикатов и готовых изделий:
- •Лакокрасочные материалы:
- •II.Лакокрасочные композиции:
- •Лакокрасочные покрытия с предшествующим металлическим или неметаллическим неорганическим покрытием:
- •Для деталей из алюминиевых сплавов:
- •Для деталей из коррозионно-стойких сталей:
- •Для деталей из меди и медных сплавов:
- •Металлические неорганические покрытия:
- •Н15. М.Гфж 136-41 гост 10834-76;
- •Неметаллические неорганические покрытия:
- •Нагревание до определенной температуры;
- •Выдержка при этой температуре;
- •Охлаждение с заданной скоростью.
- •Термическая обработка:
- •Химико-термическая обработка:
- •Цементовать h 0,7…0,9 мм; 58…62 hrCэ;
- •Азотировать h 0,3…0,5 мм; 800…940 hv,
- •I. По взаимозаменяемости:
- •II. По прочностным и эксплуатационным характеристикам:
- •III. По специальным требованиям, оговариваемых в чертежах, технических и технологических условиях:
- •II.Подвижные разъемные:
- •Метод контроля по ремерным точкам и др. Список литературы
-
Нагревание до определенной температуры;
-
Выдержка при этой температуре;
-
Охлаждение с заданной скоростью.
Основоположником теории и рациональных ТМ ТрОб был русский ученный Д.К. Чернов.
Таким образом, в зависимости от места в ТП различается:
-
Предварительная ТрОб. Выполняется для улучшения обрабатываемости заготовок и деталей;
-
Промежуточная ТрОб. Используется для восстановления пластических свойств заготовок и деталей между отдельными переходами ТО;
-
Окончательная ТрОб. Предназначена для получения заданных механических характеристик готовых деталей. У высокопрочных и трудно обрабатываемых материалов окончательная ТрОб выполняется после черновой, но до чистовой обработки резанием, чтобы иметь возможность удалить поверхностный дефектный слой, а также устранить погрешности форм и размеров, возникшие в результате ТрОб.
Детали из алюминиевых и магниевых сплавов проходят окончательную ТрОб до механической обработки резанием , т.к. эти сплавы лучше всего обрабатываются при максимальной твердости.
Главными видами ТрОб являются:
-
Отжиг I рода. Отжиг – ТрОб металлов и других материалов, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении, для улучшения структуры и обрабатываемости, снятия внутренних напряжений и т.д. Отжиг не обусловлен фазовыми превращениями и применяется для любых металлов и сплавов. Скорость нагрева и охлаждения не имеет принципиального значения:
-
Диффузионный отжиг. Устраняет химическую неоднородность в слитках и отливках. Для ускорения диффузионных процессов производится при температуре Тотж=0,8-0,9 Тпл сплава;
-
Рекристаллизационный отжиг. Устраняет наклеп – упрочнение и увеличение хрупкости металла, которые возникают при холодной обработке давлением. Производится при температуре Тотж=0,2-0,6Тпл металла;
-
Отжиг для уменьшения остаточных напряжений, возникающих в изделиях при ОМР или ОМД, в сварных конструкциях, отливках и т.д. Осуществляется при температуре несколько ниже температуры рекристаллизации данного металла. Тотж< Трек. Применяется с целью предотвращения коробления и стабилизации размеров изделия и снижения склонности его к хрупкому разрушению;
-
Отжиг II рода. Применяется для сталей, претерпевающих при нагреве и охлаждении фазовые превращения:
1) Полный отжиг. Подвергаются отливки, поковки и сварные узлы из доэвтектоидных сталей доля устранения в них крупнозернистости и других пороков структуры, а также для уменьшения твердости и остаточных напряжений. Сталь нагревается до Тотж=Ас3+(30-50)0С линии GS выдерживаются при этой температуре в течение времени, необходимого для завершения фазовых превращений, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждается;
2) Неполный отжиг. Способствует улучшению обрабатываемости стали резанием. Сталь нагревается до температуры Тотж=Ас1+(30-50)0С, несколько выше линии PSK;
3) Нормализация. Сталь нагревается до Тотж= Ас3 (или АсТ) + (30-50)0С, линии GSE, выдерживается при этой температуре и далее охлаждается на воздухе. Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает образование в стали перлита более тонкого строения, приводящего к некоторому повышению её прочности и твердости;
III. Закалка. Закалка – ТрОб, заключающаяся в нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния сплава или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при меленном охлаждении. Применяется для сплавов, претерпевающих при нагреве и охлаждении фазовые превращения (как при отжиге II рода). Характеризуется большой скоростью охлаждения, достаточной для предотвращения обратных фазовых превращений в сплаве. Закалке в основном подвергаются сплавы железа – стали и чугуны. Также закаливаются сплавы на основе цветных металлов: алюминия, меди, титана, никеля и др:
-
Закалка объемная; наиболее распространенная:
а) общая объемная закалка;
б) местная;
2) Изотермическая закалка; наиболее распространена светлая закалка;
3) Закалка с нагревом ТВЧ, местная поверхностная закалка;
4) Закалка с нагревом газовым пламенем; для крупных деталей в индивидуальном производстве;
5) Химико – термическая обработка;
IV. Отпуск. Отпуск – ТрОб закаленных сплавов (в основном сталей), заключающейся в нагреве ниже нижней критической точки АС1, выдержке и охлаждении. Подвергаются закаленные стали с целью повышения их ударной вязкости и пластичности, уменьшения твердости и внутренних напряжений. Для отпуска сталь нагревается до температуры ниже точки АС1 линии PSK и затем охлаждается (обычно на воздухе):
-
Низкий отпуск. Тотп=150-2500С; применяется для получения изделий с высокой твердостью HB600 и предназначен для уменьшения внутренних напряжений (напильники, плашки, метчики и т.д.);
-
Средний отпуск. Тотп=350-4000С; подвергаются изделия для получения высокой упругости и прочности при достаточной вязкости с твердостью HB450 (пружины, рессоры и др.);
-
Высокий отпуск. Тотп=450-6500С; обеспечивает получение наиболее вязкой структуры с достаточно высокой прочностью и твердостью HB350 (валы, шестерни и т.д.).
Для ТрОб применяется различное оборудование:
-
Нагревательные печи:
- камерные;
- муфельные;
- ванные;
2. Закалочные устройства:
- закалочные баки;
- травильные баки;
- баки для промывки водой и нейтрализации;
3. Устройства для контроля тепловых режимов:
- термометры ();
- термоэлектрические и оптические пирометры.
Общие конструктивные требования к деталям, подвергающихся термической обработке:
-
Форма детали должна предусматривать устранение возможности возникновения концентрации напряжений и чрезмерных деформаций, возникающих в местах шпоночных пазов, вырезов, подрезов, грубо обработанных поверхностей и сварочных швов;
-
Детали не должны иметь острых углов, тонких концов и выступов;
-
Стенки полых деталей должны быть одинаковой толщины;
-
Сечение детали должно быть по возможности симметричным во избежание значительных деформаций и разрушения детали;
-
Внутренние углы и резкие переходы деталей должны быть закруглены, чтобы избежать образования закалочных тещин:
а) При закалке в воде ;
б) При закалке в масле ;
в) У деталей, подвергаемых закалке с внутренней поверхности, необходимо обеспечить возможность удаления образующегося при закалке пара для получения заданной твердости и исключения коробления и трещин и др.
10.6 Особенности термической обработки металлов и сплавов, применяемых в самолетостроении
-
Титановые сплавы. Сплавы ВТ1, ВТ4, ВТ5-1 и ОТ4 не упрочняются термообработкой. Для них применяется отжиг Тотж=500-8000С с целью придания наибольшей пластичности при операциях холодного пластического деформирования.
Для сплавов ВТ3-1, ВТ6, ВТ6С, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ15, ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ30, упрочняемых термообработкой, применяется кроме отжига окончательная термическая обработка – закалка с искусственным старением. Тз=750-9000С.
Охлаждающую среду (вода, масло, спокойный воздух) выбирают, исходя из необходимости получения заданной структуры при минимальной величине коробления.
Искусственное старение осуществляется длительной выдержкой при Тс=450-5000С.
Нагрев титановых сплавов при ТрОб осуществляется только в электрических печах обычно с защитной средой или в вакууме.
II. Алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные. Из деформируемых сплавов все марки технически чистого алюминия, а также сплавы типа АМц и АМг не упрочняются ТрОб. Эти материалы подвергаются только высокому отжигу для полного разупрочнения или для повышения пластичности с сохранением полунагортованного состояния.
Для упрочняемых деформируемых сплавов, применяются следующие виды ТрОб:
-
Закалка. Проводится нагревом до температур Тз=5000С с охлаждением в воде комнатной температуры. Некоторые марки сплавов допускают охлаждение в кипящей воде, что значительно уменьшает поводку и коробление тонкостенных конструкций. Скорость нагрева под закалку плакированных материалов должна быть возможно более высокой, чтобы уменьшить диффузию упрочняющих компонентов в плакирующий слой;
-
Термическая обработка на возврат. Служит для придания закаленным и состаренным алюминиевым сплавам свойств свежезакаленного состояния. Для этого заготовки подвергаются кратковременному нагреву (в течение нескольких секунд или минут) до Тв=200-250
0С. Термообработка на возврат применяется вместо повторной закалки к плакированным алюминиевым сплавам; -
Старение. Нарастание прочности после закалки в процессе старения у алюминиевых сплавов различных составов происходит по- разному. У сплавов типа Д1, Д16, Д19 процесс естественного старения завершается за 4-5 суток, причем в первые 1,5- 7 ч пластичность уменьшается незначительно, в этот период сплавы можно подвергать операциям пластического деформирования. Сплав Д20 практически вообще не упрочняется в результате естественного старения. Детали из сплава Д16, предназначенные для работы при температурах , а также из ковочных сплавов АК4, АК6, АК8 и высокопрочного сплава В95 рекомендуется применять в искусственно состаренном состоянии. Искусственное старение осуществляется нагревом и выдержкой в течении нескольких часов при Тис=150-1900С;
-
Отжиг. Применяется в качестве межоперационной термообработки для снятия наклепа и повышения пластичности деформируемых алюминиевых сплавов. Перед последней операцией холодной ОМД для упрочняемых алюминиевых сплавов вместо отжига применяется закалка. Температура нагрева при отжиге для большинства алюминиевых сплавов составляет Тотж=350-4000С. Время отжига колеблется от нескольких минут до нескольких часов.
Для литейных алюминиевых сплавов наиболее распространены следующие виды ТрОб:
-
Т1 - искусственное старение, применяемое для ускорения упрочнения сплавов и улучшения ОМР;
-
Т2 - отжиг;
-
Т4 – закалка с последующим естественным старением;
-
Т5 – закалка и частичное (неполное) искусственное старение. Обработка по режиму Т5 позволяет обеспечить достаточную прочность при сохранении повышенной пластичности и наряду с Т4 получила широкое распространение в качестве окончательной ТрОб;
-
Т6- закалка и полное старение при более высоких температурах и с большей выдержкой, чем при Т5 (применяется только для сплава АЛ9);
-
Т7 – закалка и стабилизирующий отпуск для жаропрочных сплавов с целью получения высокой стабильности структуры при достаточной прочности;
-
Т8 – закалка и стабилизирующее старение. Применяется для получения повышенной пластичности и стабильности геометрических размеров вследствие снижения прочности по сравнению с режимами Т5, Т6, Т7.
-
Магниевые сплавы. Сплавы МА1, МА2, МА 3, МВ8, МЛ2 и МЛ3 не упрочняются термообработкой. Для них применяется только отжиг с целью снятия наклепа и внутренних напряжений. Высокопрочный сплав ВМ65-1 упрочняется искусственным старением, остальные сплавы – закалкой и последующим искусственным старением.
10.7 Химико – термическая обработка
ХТО подвергаются детали из конструкционной углеродистой и легированной сталей с малым содержанием углерода, при требовании высокой износостойкости поверхности и высокой вязкости сердцевины в сочетании с высокой прочностью.
Все виды поверхностного упрочнения повышают усталостную и коррозионно-усталостную прочность как углеродистой, так и легированной сталей.
Существуют следующие основные виды ХТО:
-
Цементация – диффузионное насыщение поверхности стальных деталей углеродом для повышения твердости, износостойкости и предела прочности. Применяется для деталей, работающих на трение при больших давлениях, когда требуется большая глубина твердого поверхностного слоя (0,5мм). Глубина слоя цементации (без учета припуска на шлифование) может быть до 1/16 наименьшей толщины детали в цементируемых местах, но не более 2 мм. Цементовать рекомендуется на глубину с интервалами: 0,5-0,8; 0,8-1,2; 1,2-1,6 и 1,6-2,0 мм. Цементации рекомендуется подвергать следующие марки сталей: 20; 20Х; 18ХГТ и др.
-
Цианирование – диффузионное насыщение поверхности стальных деталей углеродом и азотом в расплавах, содержащих цианистые соли, для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости. Применяется для деталей, работающих на трение при небольших давлениях, когда нужно получить высокую твердость поверхности HRC и минимальное коробление. Глубина цианированного слоя ;
-
Нитроцементация – диффузионное насыщение из газовой среды поверхности стальных и чугунных деталей одновременно азотом и углеродом. Повышает износостойкость, усталостную и контактную прочность металла (иногда и коррозионную стойкость). Применяется для деталей, работающих на трение при разных давлениях, глубина слоя h=0,2-1,0мм. Износостойкость нитроцементованных поверхностей на 20-30% выше износостойкости цементованной поверхности;
-
Азотирование – насыщение азотом поверхности металлических изделий (стальные и титановые) для повышения твердости, износостойкости, предела усталости и коррозионной стойкости. Применяется для деталей со сложной конфигурацией, работающих на износ без больших давлений, когда не допускаются значительные коробления и требуется особо твердый поверхностный слой. Твердость поверхностного слоя азотированных стальных деталей в 1,2-1,5 раза больше, чем цементованных и закаленных.
10.8 Условное обозначение термической и химико-термической обработки