
- •Материаловедение:
- •Введение
- •Организация выполнения лабораторных работ
- •3. Количество опытов и ошибка измерений
- •Классификация материалов и их свойств
- •Порядок выполнения работы:
- •1.1. Основы выполнения работы
- •Варианты работы
- •Содержание отчета
- •1. Классификация материалов
- •2. Определение плотности материалов
- •Образцы материалов:
- •Порядок выполнения работы:
- •Плотность материала
- •Упругость материала
- •2.4. Ультразвуковой метод определения модуля упругости Юнга
- •Содержание отчета
- •3. Тепловые характеристики материалов
- •Введение
- •Методика исследования
- •3.2. Расчет теплоты на фазовые превращения материалов
- •Содержание отчета
- •4. Влияние влажности материалов на их теплопроводность
- •Порядок выполнения работы:
- •Влажность и теплопроводность материалов
- •4.2. Методика исследования
- •4.2.1. Подготовка образцов
- •4.3.2. Измерение влажности песка и древесины
- •4.2.3. Измерение теплопроводности материалов
- •4.3. Выявление функциональных зависимостей
- •Содержание отчета
- •5. Свойства металлов и сплавов
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •5.1. Химический состав
- •5.2. Макро- и микроструктура металлов и сплавов
- •5.3. Технологические свойства
- •5.4. Механические характеристики металлов и сплавов
- •5.5. Определение ударной вязкости сталей
- •5.6. Определение твердости материалов
- •5.7. Определение упругости, пластичности и прочности материалов
- •Содержание отчета
- •6. Определение комплекса физико - механических свойств строительных материалов
- •Образцы материалов:
- •Введение
- •Методика исследования
- •6.2. Этапы выполнения работы
- •Содержание отчета
- •1. Определение плотности материала
- •2. Результаты определения и анализа свойств материалов «своей» группы…
- •3. Сводные таблицы характеристик материалов (заполнять все таблицы) Металлы
- •Каменные материалы
- •Древесина
- •Теплоизоляционные материалы
- •4. Сводные результаты по всем материалам
- •7. Сварка и монтаж пластмассовых труб
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •Виды пластмассовых труб
- •7.1.1. Полиэтиленовые трубы
- •7.1.2. Полипропиленовые трубы
- •7.1.3. Металлополимерные трубы
- •7.1.4. Стеклопластиковые трубы
- •Способы сварки и монтажа пластмассовых труб
- •Раструбная сварка труб термическим аппаратом
- •Стыковая сварка машиной с-160
- •Оценка качества сварки труб
- •7.5. Сварка труб термопластом Ондин
- •Содержание отчета
- •Диаграмма состояний системы железо-углерод. Термообработка сталей
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •8.1. Диаграмма состояний Fe-c
- •8.2. Термическая обработка стали
- •8.3. Взаимосвязь диаграммы Fе- с с тепловыми процессами при сварке
- •Содержание отчета
- •9. Углеродистые и легированные стали
- •Введение
- •9.1. Углеродистые стали
- •9.2. Легированные стали
- •9.3. Расшифровка марок сталей
- •9.4. Применение углеродистых и легированных сталей
- •Содержание отчета
- •10. Цветные металлы и сплавы
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •Классификация цветных металлов и сплавов
- •Медные сплавы
- •Алюминиевые сплавы
- •10.5. Методика исследования
- •Содержание отчета
- •11. Оборудование и технология ручной электродуговой сварки
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •11.1. Источники электропитания
- •11.1.1. Сварочные трансформаторы
- •11.1.2. Источники постоянного тока
- •11.2. Технологическая оснастка
- •В настоящее время имеются защитные маски типа «Хамелеон», изменяющие светопроницаемость стекла.
- •11.3. Снятие нагрузочной характеристики сварочного трансформатора
- •11.4. Плавящие электроды
- •11.5. Определение коэффициента наплавки
- •Определение ферритной фазы
- •11.6. Расчет режимов электродуговой сварки деталей
- •Содержание отчета
- •Материалы, оборудование и технология газовой сварки
- •Введение
- •Газы, применяемые при сварке
- •Кислород
- •12.2. Ацетиленовые генераторы
- •Кислородные баллоны и редукторы
- •12.4. Сварочные горелки и кислородные резаки
- •12.5. Сварочная проволока
- •12.6. Технология ацетилено-кислородной сварки
- •Сварка сталей
- •Сварка алюминия
- •Сварка меди
- •Пайка меди
- •12.7. Основные правила безопасности труда при ацетилено - кислородной сварке
- •12.8. Сварка и резка металлов с помощью установки лига-02
- •Содержание отчета
- •13. Электроконтактная точечная сварка
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •13.1 Машина контактной сварки мт-601
- •13.2. Ручной аппарат контактной сварки акс-1
- •13.3. Влияние технологических параметров на качество сварки
- •Содержание отчета
- •14. Сборка деталей
- •Оборудование, инструмент и материалы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •14.1. Измерительный инструмент
- •14.2. Резьбовые соединения
- •14.3. Нарезание резьбы
- •14.4. Заклепочные соединения
- •14.5. Пайка деталей
- •14.6. Крепление деталей шурупами, гвоздями и дюбелями
- •Содержание отчета
- •Температура пайки …ºС. Качество пайки….
- •15. Деловая игра «Резка металлов» Цель работы: Освоить стратегию выбора рационального способа резки металлов. Порядок выполнения работы:
- •Введение
- •15.1. Анализ достоинств и недостатков различных способов резки проката для конкретных производственных условий
- •15.2. Ранжирование технологических процессов резки проката в сводную табл. 15.1 для каждого способа резки сначала проставляем сумму прямых рангов:
- •15.3. Выбор рационального способа резки детали
- •Содержание отчета
- •15.1. Анализ достоинств и недостатков различных способов резки проката для конкретных производственных условий 140
- •15.2.Ранжирование технологических процессов резки проката 141
- •15.3. Выбор рационального способа резки детали 141
- •Приложение 3 Плотность, пористость и коэффициенты водопоглащения материалов
3.2. Расчет теплоты на фазовые превращения материалов
Материал может быть в виде твердого, жидкого или газообразного состояния. Соответственно и фазовыми превращениями могут быть при нагреве: плавление и испарение, а при охлаждении: конденсация и затвердевание.
Суммарный
расход тепла Q
на нагрев твердого материала Qнтм
и расплавления Qпл
материала, на нагрев жидкого материала
до температуры кипения Qнжм
и ее испарение Qисп
находят в виде суммы (рис. 3.1) этих
составляющих:
Q=Qнтм +Qпл + Qнжм +Qисп.
Так, для плавления льда надо подводить тепло. Сначала температура его будет повышаться от минусовой до 0С, но в процессе плавления льда температура не будет увеличиваться, т.е. будет какой-то промежуток времени с нулевой температурой. Для перевода полученной воды в пар, т.е. в газообразное состояние, вновь потребуются затраты тепловой энергии сначала на нагрев воды от 0С до 100С, а затем на ее кипение.
Слагаемые этой формулы в соответствии с рисунком 3.1 находятся по элементарным зависимостям:
Qнтм = сm(tпл -t н);
Qпл= кплm;
Qнжм= сm(tпл -tкип);
Qисп= rиспm.
Для расчета по этим формулам коэффициенты и значения температур принимаются из табл.3.1:
с - теплоемкость, кДж/(кгхК);
кпл - удельная теплота плавления, кДж/кг;
tпл - температура плавления, С;
tкип - температура кипения, С.
Таблица 3.1
Температуры плавления и кипения, удельная теплота плавления некоторых материалов
№ |
Вещество |
Удельная теплоемкость с, кДж/(кгхК) |
Температура плавления tпл, С |
Удельная теплота плавления кпл, кДж/кг |
Температура кипения tкип, С |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
Лед (вода) Алюминий Медь Цинк Олово Свинец Сталь Титан |
2,1 (4,2*) 0,91 0,39 0,35 0,22 0,13 0,50 0,47 |
0 658 1083 419 232 327 1539 1668 |
334 397 176 111 60 23 84 36 |
(100*) 2400 2580 906 2600 1750 2900 3260 |
*- относится к воде
При переходе воды в пар, т.е. до газообразного состояния удельная теплота парообразования rисп составляет 2,26 МДж/кг.
При расчетах следует учитывать размерность коэффициентов табл.3.1 и парообразования (1МДж =103кДж = 106 Дж).
Пример расчета
Задача: Расплавить 1500 грамм свинца, находящегося при температуре -25 ºС.
Сначала определяем (табл. 3.1 и 3.2) затраты тепла на нагрев свинца от -25 ºС до температуры плавления +327 ºС:
Qнагр.св. =0,13 кДж/(кгхК) х 1,5 кг х (327+25) К=68,6 кДж.
Далее находим (табл. 3.3) затраты тепла на процесс плавления свинца:
Qплавл. св. = 23,0 кДж/(кгхК) х 1,5 кг= 34,5 кДж.
Суммарные затраты тепла составят:
Q=68,6 + 34,5= 103,1 кДж.
В табл. 3.2 даны варианты материалов, их начальных температур и конечных фазовых состояний.
Таблица 3.2
Варианты* фазовых превращений материалов
-
Материалы
Масса, г
Начальная температура, ºС
Задание на нагрев
1
Лед
1500
-10 ºС
Вскипятить
2
Лед
1500
-25 ºС
Вскипятить
3
Лед
1500
-40 ºС
Вскипятить
4
Лед
1500
0 ºС
Нагреть воду до +40 ºС
5
Лед
1500
-20 ºС
Растопить лед
6
Вода
1500
+10 ºС
Вскипятить воду
7
Вода
2500
+10 ºС
Вскипятить воду
8
Вода
2500
+30 ºС
Вскипятить воду
9
Вода
1500
+30 ºС
Испарить воду
10
Вода
1500
+20 ºС
Испарить воду
11
Вода
600
+20 ºС
Испарить воду
12
Вода
600
+10 ºС
Испарить воду
13
Вода
600
+30 ºС
Испарить воду
14
Вода
600
+40 ºС
Испарить воду
15
Алюминий
500
-30 ºС
Расплавить
16
Алюминий
500
+30 ºС
Расплавить
17
Алюминий
500
0 ºС
Расплавить
18
Медь
500
-30 ºС
Расплавить
19
Медь
500
+30 ºС
Расплавить
20
Сталь
500
-30 ºС
Расплавить
21
Сталь
500
-30 ºС
Расплавить
22
Сталь
500
0 ºС
Расплавить
23
Олово
500
-20 ºС
Расплавить
24
Олово
500
-30 ºС
Расплавить
25
Олово
500
0 ºС
Расплавить
26
Свинец
500
-30 ºС
Расплавить
27
Свинец
500
-20 ºС
Расплавить
28
Свинец
500
ºС
Расплавить
29
Алюминий
2000
+20 ºС
Расплавить
30
Олово
2000
+20 ºС
Расплавить
*- здесь и далее номер варианта совпадает с порядковым номером студента в списке группы