- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Улан-Удэнский инженерно-педагогический колледж
- •Занятие 1 лекция 1 Введение
- •1.Основные понятия, относящиеся к разработке технологических процессов
- •1.1. Объекты производства
- •1.2. Производственный и технологический процессы
- •1.3. Типы производства
- •Занятие 2 лекция 2
- •Раздел I. Горячая обработка материалов.
- •Тема 1.1. Литейное производство.
- •Занятие 4 лекция 3
- •Тема 1.2. Обработка материалов давлением (омд)
- •Занятие 5 лекция 4
- •Тема 1.3. Сварочное производство.
- •Занятие 6 лекция 5 Виды сварок и их характеристики.
- •Мещение электрода) талла
- •Занятие 9 лекция 6
- •Раздел II. Инструменты формообразования
- •Тема 2.1. Токарные резцы. Инструменты для сверления и обработки отверстий
- •Занятие 9 лекция 7
- •Тема 2.2. Инструмент для фрезерования. Строгальные резцы.
- •Занятие 11 лекция 8
- •Тема 2.3. Инструмент для шлифования. Режущие инструменты для нарезания зубчатых колес.
- •Режущие инструменты для нарезания зубчатых колес по методу обкатки.
- •Занятие 13 лекция 9
- •Раздел III. Обработка материалов точением и
- •Строганием.
- •Тема 3.1. Геометрия токарного резца
- •Занятие 17 лекция 11
- •Тема 3.2. Элементы режима резания и срезаемого слоя
- •Занятие 19 лекция 12 Процесс образования и виды стружки. Силы действующие на резец.
- •Занятие 22 лекция 13
- •Тема 3.3. Физические явления при токарной обработке
- •Занятие 24 лекция 14
- •Тема 3.4. Сопротивление резанию при токарной обработке.
- •Занятие 27 лекция 15 Силовое взаимодействие инструмента и заготовки.
- •Занятие 29 лекция 16
- •Тема 3.5. Тепловыделение при резании металлов. Износ и стойкость
- •Занятие 32 лекция 17
- •Тема 3.6. Скорость резания, допускаемая режущими свойствами резца.
- •Занятие 33 лекция 18
- •Тема 3.7. Токарные резцы.
- •Занятие 34 лекция 19
- •Тема 3.9. Обработка строганием и долблением
- •Занятие 37 лекция 20
- •Раздел IV. Обработка материалов сверлением,
- •Зенкерованием и развертыванием
- •Тема 4.1. Обработка материалов сверлением
- •Занятие 39 лекция 21
- •Тема 4.2. Обработка материалов зенкерованием и развертыванием
- •Занятие 41 лекция 22
- •Тема 4.4. Конструкции сверл, зенкеров, разверток. Высокопроизводительные инструменты для обработки отверстий
- •Занятие 43 лекция 23
- •Раздел V. Обработка материалов фрезерованием
- •Тема 5.1. Общие сведения о фрезеровании и характеристика метода фрезерования
- •Занятие 44 лекция 24 Физические особенности и режимные параметры фрезерования
- •Занятие 45 лекция 25
- •Тема 5.2 Схемы обработки заготовок на фрезерных станках и технологические требования к конструкциям изготовляемых деталей
- •Занятие 48 лекция 26
- •Тема 5.4. Конструкции фрез. Высокопроизводительные фрезы
- •Занятие 49 лекция 27
- •Раздел VI. . Резьбонарезание
- •Тема 6.1. Нарезание резьбы резцами
- •Занятие 50 лекция 28
- •Тема 6.2. Нарезание резьбы метчиками и плашками
- •Занятие 53 лекция 29
- •Тема 6.3 Нарезание резьбы гребенчатыми и дисковыми фрезами
- •Занятие 54 лекция 30
- •Раздел VII. Зуборезание
- •Тема 7.1. Нарезание зубьев зубчатых колёс методом копирования и обкатки деталей.
- •А) фреза; б) нарезаемое колесо
- •Тема 7.2. Схемы нарезания зубчатых колес и технологические
- •Червячная фреза; 2) заготовка
- •Занятие 57 лекция 32
- •Тема 7.3. Конструкции зуборезных инструментов. Высокопроизводительные конструкции зуборезного инструмента
- •Занятие 58 лекция 33
- •Раздел VIII. Протягивание
- •Тема 8.1. Процесс протягивания
- •Занятие 59 лекция 34 Схемы резания при протягивании. Износ режущих зубьев
- •Занятие 61 лекция 35
- •Тема 9.1. Общие сведения и схемы шлифования
- •Занятие 62 лекция 36 Абразивные инструменты
- •Занятие 64 лекция 37
- •Тема 9.2. Режим резания при шлифовании. Силы резания.
- •Занятие 66 лекция 38 Обработка заготовок на круглошлифовальных станках
- •Занятие 67 лекция 39
- •Тема 9.4. Обработка заготовок на внутришлифовальных, бесцентрово-шлифовальных и плоскошлифовальных станках
- •Занятие 68 лекция 40
- •Раздел X. Обработка материалов методами
- •Пластического деформирования
- •Тема 10.1. Чистовая и упрочняющая обработка поверхностей вращения методами пластического деформирования (ппд)
- •Занятие 69 лекция 41
- •Тема 10.2. Накатывание резьб, шлицевых поверхностей, зубчатых колес, рифлений, плоскостей. Холодное выдавливание
- •Занятие 70 лекция 42
- •Раздел XI. Электрофизические и электрохимические методы обработки
- •Тема 11.1. Электрофизические методы обработки
- •Занятие 71 лекция 43
- •Тема 11.2. Электрохимические методы обработки
- •Занятие 72 лекция 44
- •Тема 12.1. Характеристика и классификация композиционных материалов.
Занятие 72 лекция 44
Тема 12.1. Характеристика и классификация композиционных материалов.
Развитие всех отраслей промышленности, а также задача повышения качества выпускаемых издалий потребовали создания новых конструкционных материалов. Авиация, ракетно-космическая техника, ядерная энергетика и многие другие отрасли нуждаются в материалах, характеризующихся высокими прочностью, термостойкостью и жаропрочностью, малой плотностью, теплопроводностью и электропроводимостью, диэлектрическими, магнитными и другими специальными физическими свойствами. Объединение различных ценных свойств отдельных материалов позволило создать единое целое - композицию. Современное материаловедение уже добилось значительных успехов в исследовании и разработке композиционных материалов (КМ).
На современном этапе понятие композиционного материала должно удовлетворять следующим критериям: композиция должна представлять собой объемное сочетание хотя бы двух химически разнородных материалов с четкой границей раздела между этими компонентами (фазами) и характеризоваться свойствами, которых не имеет никакой из ее компонентов в отдельности. Композицию получают путем введения в основной материал (матрицу) определенного количества другого материала, который добавляется в целях получения специальных свойств. КМ может состоять из двух, трех и более компонентов. Размеры частиц входящих компонентов могут колебаться в широких пределах - от сотых долей микрометра (для порошковых наполнителей) до нескольких миллиметров (при использовании волокнистых наполнителей).
Практически всякий современный материал представляет собой композицию, поскольку материалы редко используются в чистом виде. Действительно, почти все металлические сплавы содержат несколько фаз, которые либо создаются специально (для придания материалу заданных эксплуатационных и технологических свойств), либо образуются в результате наличия в металле вредных примесей.
Отличие большинства КМ от традиционных материалов в том, что процесс получения КМ технологически совмещается с процессом изготовления изделия.
Проектирование изделия из КМ начинается с конструирования самого материала - выбора его компонентов и назначения оптимальных технологических процессов производства. Особенность создания конструкций из КМ в отличие от конструкций из традиционных материалов заключается в том, что конструирование материала, разработка технологического процесса изготовления и проектирование самой конструкции - это единый взаимосвязанный процесс.
Физико-механические свойства КМ в зависимости от концентрации компонентов, их геометрических параметров и ориентации, а также технологии изготовления могут меняться в очень широких пределах. Тем самым открывается возможность специального создания (конструирования) материала с заданными свойствами для определенного изделия.
С развитием теории и технологии КМ стало возможным создавать изделия, работающие в экстремальных условиях. Так, при разработке космического корабля многоразового использования "Буран" требовалось создать легкую конструкцию, способную длительно работать в исключительно тяжелых условиях: при сверхвысоких динамических и акустических нагрузках от мощных ракетных двигателей и сверхзвукового потока воздуха при подъеме; охлаждении в открытом космосе и нагреве облицовки корабля до температуры свыше тысячи градусов при входе в плотные слои атмосферы при посадке. Решения этих задач удалось достичь благодаря использованию конструкторами нетрадиционных новых, в том числе и композиционных, материалов со специальными свойствами.
Наглядным подтверждением широкого применения КМ является использование углепластиков в авиации (рис. 12.1.1).
Рис.12.1.1. Структура баланса используемых материалов планера самолета
Классификация композиционных материалов.
Все КМ условно можно классифицировать по следующим признакам: материалу композиции, типу арматуры и ее ориентации, способу получения композиции и изделий из них, по назначению.
В зависимости от материала матрицы КМ можно разделить на следующие основные группы: композиции с металлической матрицей - металлические композиционные материалы (МКМ), с полимерной - полимерные композиционные материалы (ПКМ), с резиновой - резиновые композиционные материалы (РКМ) и с керамической - керамические композиционные материалы (ККМ).
Название ПКМ обычно присваивают в зависимости от армирующего материала. Например, ПКМ, армированные стеклянными волокнами, называют стеклопластиками. Аналогично получили свои названия металлопластики, асбестопластики, углепластики, боропластики и т.д.
У металлических и керамических КМ пока ее нет четких правил присвоения названий. Обычно вначале указывают материал матрицы, а затем армирующий материал, например медно-вольфрамовые, алюминиево-стальные КМ и т.п.
По типу арматуры и ее ориентации КМ подразделяют на две основные группы: изотропные и анизотропные.
Изотропные КМ имеют одинаковые свойства во всех направлениях. К этой группе относят КМ с порошкообразными наполнителями. К числу изотропных условно относят и КМ, армированные короткими (дискретными) частицами. КМ при этом получаются квазиизотропными, т.е. изотропными в объеме всего изделия, но анизотропными в микрообъемах.
У анизотропных материалов свойства зависят от направления армирующего материала. Их подразделяют на однонаправленные, слоистые и трехмерно-направленные. Анизотропия материала закладывается конструктором для получения КМ с заданными свойствами. Однонаправленные КМ чаще всего проектируют для изготовления изделий, работающих на растяжение. Слоистые КМ получают путем продольно-поперечной укладки с правильным чередованием слоев. Трехмерно-направленное армирование обычно достигается за счет использования "сшитых" в поперечном направлении армирующих тканей, сеток и т.п. Кроме такой анизотропии образуется еще технологическая анизотропия, возникающая при пластическом деформировании изотропных материалов (металлов).
В последнее время находят широкое применение так называемые гибридные КМ.
Гибридными называют КМ, содержащие в своем составе три или более компонентов. В зависимости от распределения компонентов гибридные КМ обычно делят на следующие классы: однородные КМ (рис. 12.2.2, а), с равномерным распределением каждого армирующего компонента по всему объему композиции; линейно неоднородные КМ с объединением отдельных волокон в жгуты (рис. 12.2.2, б);
КМ с плоскостной неоднородностью (рис. 12.2.2, в), в которых волокна каждого типа образуют чередующиеся слои, и макронеоднородные КМ, когда разнородные волокна образуют зоны, соизмеримые с характерным размером изделия из КМ (рис. 12.2.2, г). При этом возможно использовать структуру типа "оболочка - сердцевина". Такое сочетание компонентов рассматривается как наиболее перспективное. Конструктор, проектируя изделие из КМ, армирующие волокна (например, из углерода, бора и др.) помещает в оболочку из металлической проволоки, сетки, фольги и т.п. Такие "полуфабрикаты" характеризуются высокой технологичностью при изготовлении изделий из волокнистых КМ. Помимо рассмотренных возможны и другие сочетания компонентов в композиции.
Рис. 12.1.2. Схемы армирования КМ: 1-одномерного; 2-двумерного
По способу получения полимерные и резиновые КМ разделяют на литейные и прессованные. Металлические КМ аналогично делят на литейные и деформируемые. Литейные получают путем пропитки арматуры расплавленным матричным материалом (сплавом). Для получения деформируемых МКМ применяют спекание, прессование, штамповку, ковку на молотах и др.
По назначению КМ разделяют на общеконструкционные, термостойкие, пористые, фрикционные и антифрикционные и т.д.
i
ii * В скобках дано обозначение составляющих силы резания по ГОСТ 25762-83 для универсального токарного и других станков.