ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ
Кафедра зносостійкості і відновлення деталей
Сухоребрий В.М. Тараєвський С.Й.
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
З ДИСЦИПЛІН
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ І МЕТАЛУРГІЙНІ ОСНОВИ
ВИРОБНИЦТВА МАТЕРІАЛІВ ТА
ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
для студентів стаціонарної і заочної форми навчання спеціальностей: 7.092303; 7.090215; 7.090217; 7.090202
2003р.
Міністерство освіти і науки України
ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ
Кафедра зносостійкості і відновлення деталей
Сухоребрий В.М. Тараєвський С.Й.
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
З ДИСЦИПЛІН
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ І МЕТАЛУРГІЙНІ ОСНОВИ
ВИРОБНИЦТВА МАТЕРІАЛІВ ТА
ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
для студентів стаціонарної і заочної форми навчання спеціальностей: 7.092303; 7.090215; 7.090217; 7.090202
МВ02070855-----2003
Івано-Франківськ
2003р.
Сухоребрий В.М., Тараєвський С.Й., Фізико-хімічні і металургійні основи виробництва матеріалів та Технологія конструкційних матеріалів.
Лабораторний практикум. Івано-Франківськ:
Факел 2003 71 с.
Лабораторний практикум складений відповідно до навчальних планів та робочих програм дисципліни “Фізико – хімічні і металургійні основи виробництва матеріалів” і “Технологія конструкційних матеріалів”
Лабораторний практикум орієнтований на вивчення конкретних технологічних питань, формування технологічного мислення студентів на проведення лабораторних і практичних робіт.
Рецензент Тимошенко В.А. канд.техн.наук
доцент кафедри зносостійкості і відновлення деталей
Дане видання – власність ІФНТУНГ
Забороняється тиражувати та
розповсюджувати без відома авторів.
Сухоребрий В.М., Тараєвський С.Й., Фізико-хімічні і металургійні основи виробництва матеріалів та Технологія конструкційних матеріалів.
Лабораторний практикум. Івано-Франківськ:
Факел 2003 _____ с.
Лабораторний практикум складений відповідно до навчальних планів та робочих програм дисципліни “Фізико – хімічні і металургійні основи виробництва матеріалів” і “Технологія конструкційних матеріалів”
Лабораторний практикум орієнтований на вивчення конкретних технологічних питань, формування технологічного мислення студентів на проведення лабораторних і практичних робіт.
Рецензент Тимошенко В.А. канд.техн.наук
доцент кафедри зносостійкості і відновлення деталей
Голова методоб’єднання |
Я.А.Криль |
|
Нормоконтролер
|
О.Г.Гургула |
|
Коректор
|
Н.Ф.Будуйкевич |
|
Лабораторний практикум рекомендовано до друку. Голова експертно-рецензійної комісії ІФНТУНГ
|
І.В.Костриба |
|
Дане видання – власність ІФНТУНГ
Забороняється тиражувати та
розповсюджувати без відома авторів.
Зміст
Стор.
Лабораторна робота №1 Визначення твердості методом Брінеля 4
Лабораторна робота №2 Визначення твердості методом Роквела 9
Лабораторна робота №3 Макроскопічний аналіз металів 14
Лабораторна робота №4 Визначення основних властивостей формувальних сумішей 17
Лабораторна робота №5 Виготовлення піщаного стержня ручним способом 24
Лабораторна робота №6 Одержання виливка в разовій формі 28
Лабораторна робота №7 Класифікація і маркування основних промислових матеріалів і їх сплавів 34
Лабораторна робота №8 Пресування металів 39
Лабораторна робота №9 Прокатування металів 45
Лабораторна робота №10 Вивчення видів пластмас і способів переробки їх у вироби 50
Лабораторна робота №11 Дослідження процесу волочіння металів і сплавів 56
Лабораторна робота №12 Розрахунок основних операцій листового штампування 60
Лабораторна робота №13 Вплив холодної пластичної деформації на механічні властивості металів 68
Лабораторна робота №1 Визначення твердості методом Брінеля
1.1 Мета і завдання роботи
Метою роботи являється навчити студентів самостійно визначати твер- дість металів методом Брінеля, вивчити шкалу твердості і вміти дати оцінку числа твердості металу.
З основними теоретичними положеннями познайомитися в літературі, вказаній у переліку і в цих методичних вказівках. При цьому зробити коротке описання за наступними пунктами :
1.1.1. Визначення і загальна характеристика твердості металів.
1.1.2. Суть методу Брінеля.
1.1.3. Стандартні умови ( параметри ) визначення твердості методом Брінеля.
1.1.4. Методика вимірювання твердості металів методом Брінеля.
1.2. Основні теоретичні положення
1.2.1. Твердість як одна з основних механічних характеристик металу.
Твердість металів являє собою опір місцевої пластичної деформації при контактному прикладенні навантаження.
Твердість – одна з основних механічних характеристик металу. При цьому, оцінюючи число твердості металу, потрібно розрізняти дві сторони питання. Якщо оцінюється твердість металу в готових виробах, до яких ставляться особливі вимоги до їх твердості і довговічності, то тут ми зацікавлені мати високу або максимальну твердість металу, яка повинна забезпечувати високу стійкість проти спрацювання і довговічність виробу в конкретних умовах експлуатації (різець, фреза, напильник, деталі шарико- і ролико-підшипників, шийка вала, шестерня, рейка і т. д.). Тут твердість виступає, як експлуатаційна характеристика металу в готовому виробі. Якщо мова йде про матеріал, з якого треба виготовити тим чи іншим способом деталь, то тут мова йде про таку твердість, яка дасть можливість провести і забезпечити якісну обробку металу : обробка різанням, прокатування, штампування, кування, протягування і ін. В цьому випадку мова йде про технологічні властивості металу, тобто його здатність піддаватись тим чи іншим видам обробки. Тут твердість нас цікавить або мінімальна, при обробці металу тиском, або середня ( оптимальна ), при обробці різанням.
Крім цього твердість вимірюють при різних науково-технічних дослідженнях, порівнюючи між собою твердість різних металічних матеріалів і відшукуючи шляхи підвищення стійкості проти спрацювання і довговічності деталей, виготовлених з них.
Дослідження твердості завдяки своїй простоті, малій витраті часу, нескладності виготовлення зразків, а також можливість проведення досліджень на готових виробах без їх руйнування або пошкодження, знайшло широке застосування на заводах, так і в наукових лабораторіях. Для деталей, які пройшли термічну або хіміко-термічну обробку, визначення твердості є основним методом оцінки їх якості.
Існує декілька методів визначення твердості металів. Найбільш поши- реними являються методи Брінеля, Роквелла, Вікерса, а також методом виз- начення мікротвердості.
1.2.2. Метод Брінеля. ГОСТ 9012-59 ( ССВ 468-70 ).
С
уть
методу Брінеля полягає в тому, що в
досліджуваний метал під навантаженням
P втискується стальна загартована кулька
діаметром D і за розмірами одержаного
відбитку судять про його твердість (
рис. 1.1 ).
Рисунок 1.1- Схема визначення твердості методом Брінеля
Число твердості по шкалі Брінеля визначається відношенням наванта- ження, діючого на кульку до поверхні одержаного відбитку (сферичного сегменту).
де HB – число твердості по шкалі Брінеля;
P – навантаження в кгс;
F – сферична поверхня відбитку.
Поверхня
сферичного сегменту дорівнює :
де D – діаметр кулі;
h – глибина відбитку.
Але так як вигідніше вимірювати не глибину, а діаметр відбитку, одержуємо шляхом заміни величини:
Таким чином, виміривши діаметр відбитку, можна розрахунковим шляхом визначити число твердості за шкалою Брінеля.
Практично число твердості визначається по таблиці.
1.2.3. Стандартні параметри дослідження.
Щоб результати дослідження твердості завжди були ідентичними, втискування кульки проводиться при постійних (стандартних) умовах :
1.2.3.1. Діаметр кульки вибирається трьох розмірів : 10, 5 або 2,5 мм в залежності від товщини досліджувального матеріалу і його твердості. Для вибору діаметру кульки користуються таблицею, але практично можна користуватись приблизним методом : мінімальна допустима товщина досліджувального матеріалу повинна бути не менше застосованого діаметру кульки.
1.2.3.2.
Навантаження визначається за формулою
,
де k – коефіцієнт, вибраний на основі
математичної теорії моделювання.
Коефіцієнт має значення 30, 10 і 2,5 в
залежності від величини твердості
металу, чим більша твердість, тим більший
коефіцієнт.
Значення коефіцієнту підібрані так, щоб кут проникання кульки φ (рис. 1.1) був однаковим при дослідженні одного і того ж металу кульками різних діаметрів і не перевищував при всіх дослідженнях 60º.
1.2.3.3 Час витримки під навантаженням вибирається 60 , 30 або 10 с в залежності від твердості металу: чим м’якший метал, тим більша витримка.
1.2.4. Методика проведення дослідження на прикладі Брінеля ( ТШ-2).
1.2.4.1. Для проведення дослідження треба підібрати потрібний діаметр кульки, коефіцієнт „k”, за формулою підібрати і встановити навантаження на приладі. Різноважки потрібно розміщати пазами відносно один одного під кутом 90º.
1.2.4.2. Встановити деталь на стіл приладу і обертанням маховика підвести деталь під кульку до нульового положення, яке визначається різкою зміною величини необхідної сили обертання маховика. Включити прилад і провести втискування кульки.
1.2.4.3. Зняти з приладу деталь і провести вимірювання діаметра відбитку під мікроскопом. Для цього мікроскоп встановити на відбиток спочатку приблизно (рис. 1.2.), а потім переміщенням мікроскопа встановити його так, щоб лівий край відбитка співпадав з нулем шкали, а шкала проходила по його діаметру і зняти розмір діаметра (рис. 1.3.) з точністю 0.05 мм.
Р
исунок
1.2- Приблизна установка мікроскопу.
Рисунок 1.3- Точна установка мікроскопу
1.2.4.4. При користуванні кульками 5 і 2,5 мм результат вимірювання відбитка треба помножити відповідно на 2 і 4.