- •С. В. Сапунов материаловедение и технология конструкционных материалов
- •080200 – Менеджмент, профиль «Производственный менеджмент
- •Санкт-Петербург
- •Предисловие
- •Раздел 1 теоретические основы материаловедения
- •1.1. Предмет материаловедения
- •1.2. Мировое производство материалов
- •1.2.1. Черные и цветные металлы
- •1.2.2. Преимущества и недостатки стали
- •1.2.3. Принципы маркировки и сортамент материалов
- •Обозначения стали 45
- •1.3. Строение металлов
- •1.3.1. Основные типы кристаллических решеток
- •1.3.2. Дефекты в кристаллах
- •1.4. Строение металлического слитка
- •1.5. Деформация и разрушение металлов
- •1.6. Возврат и рекристаллизация
- •1.6.1. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением
- •1.7. Механические свойства материалов
- •1.7.1. Испытание на растяжение
- •1. Характеристики прочности
- •2. Характеристики пластичности
- •1.7.2. Определение твердости
- •1. Определение твердости по Бринеллю
- •2. Определение твердости по Роквеллу
- •3 . Определение твердости по Виккерсу
- •1.7.3. Определение ударной вязкости при изгибе
- •1.8. Полиморфные превращения
- •1.9. Строение сплавов
- •1.10. Диаграмма состояния железо – цементит
- •Механические свойства основных структурных составляющих сталей и чугунов
- •1.11. Железо и сплавы на его основе
- •1.12. Легирующие элементы в стали
- •1.12.1. Структурные классы легированных сталей
- •1.12.2. Цели легирования
- •Раздел 2 управление свойствами металлов и сплавов
- •2.1. Термическая обработка
- •2.1.1. Отжиг
- •2.1.2. Закалка и отпуск
- •2.1.3. Старение сплавов
- •2.2. Термомеханическая обработка
- •Сравнительные данные по механическим свойствам
- •2.3. Деформационное упрочнение
- •2.4. Химико-термическая обработка
- •Раздел 3 промышленные материалы
- •3.1. Классификация сталей
- •3.2. Конструкционные стали и сплавы
- •3.2.1. Углеродистые стали
- •3.2.2. Легированные стали
- •3.2.3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Инструментальные стали и сплавы
- •3.4. Чугуны
- •3.5. Магний и сплавы на его основе
- •3.6. Алюминий и сплавы на его основе
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •3.7. Титан и сплавы на его основе
- •3.8. Медь и сплавы на ее основе
- •3.9. Тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.10. Антифрикционные материалы
- •3.11. Полимеры и пластмассы
- •3.12. Композиционные материалы
- •Раздел 4 технология конструкционных материалов
- •4.1. Способы получения металлов и сплавов
- •4.2. Вторичная плавка металлов и сплавов
- •4.3. Технологии литейного производства
- •4.3.1. Литейные формы
- •4.3.2. Литье в объемные песчаные и оболочковые формы
- •4.3.3. Литье в кокиль, литье под давлением, литье вакуумным всасыванием и выжиманием
- •4.3.4. Литье по выплавляемым моделям
- •4.3.5. Центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье
- •4.3.6. Электрошлаковое литье
- •4.4. Технологии обработки металлов давлением
- •4.4.1. Прокатка
- •4.4.2. Волочение и прессование
- •4.4.3. Ковка
- •4.4.4. Горячая штамповка
- •4.4.5. Холодная штамповка
- •4.5. Технологии сварки и пайки
- •4.5.1. Термические виды сварки
- •4.5.2. Механические виды сварки
- •4.5.3. Термомеханические виды сварки
- •4.5.4. Резка металлов
- •4.5.5. Пайка металлов
- •4.6. Технологии обработки резанием
- •4.6.1. Обработка на токарных станках
- •4.6.2. Обработка на сверлильных и расточных станках
- •4.6.3. Обработка на фрезерных станках
- •4.6.4. Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •4.6.5. Обработка на шлифовальных, заточных и отделочных станках
- •4.6.6. Обработка на многооперационных станках
- •4.7. Физико-химические методы размерной обработки
- •4.7.1. Электрофизические методы
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.8. Технологии обработки пластмасс
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Приложение б Кратные и дольные приставки к физическим единицам
- •Содержание
- •Раздел 1 4
- •Раздел 2 36
- •Раздел 3 46
- •Раздел 4 70
4.6.1. Обработка на токарных станках
К основным видам работ, выполняемых на токарных станках, относятся: обтачивание различных наружных поверхностей; растачивание внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей вращения; подрезание торцов и обработка плоскостей; прорезание канавок; нарезание резцом резьбы любого профиля. Для этого применяются различные типы резцов: проходные, расточные, подрезные, канавочные, резьбовые и т.д.
Наиболее распространенный до нашего времени в единичном и мелкосерийном производстве универсальный токарно-винторезный станок модели 16К20 изображен на рис. 4.16.
Рис. 4.16. Универсальный токарно-винторезный станок:
1 – коробка подач; 2, 11, 12 – кожухи; 3 и 13 – рукоятки управления; 4 –передняя бабка с коробкой скоростей; 9 – задняя бабка; 5 – электроизмерительный прибор; 6 – маслоуказатель; 7 – шпиндель; 8 – суппорт; 10 – рейка; 14 – фартук; 15 и 16 – ходовые валик и винт; 17 – левая тумба станины
Основной несущей деталью является станина, на которой монтируются все узлы и механизмы. Станина опирается на две тумбы. В левой тумбе 17 установлен асинхронный электродвигатель привода станка, от которого с помощью системы передач движение придается обрабатываемой заготовке и инструменту. Сверху станины расположены направляющие, по которым вдоль оси станка перемещаются суппорт 8 и задняя бабка 9. Задняя бабка является второй опорой при обработке длинных деталей в центрах или служит для закрепления и подачи сверл, разверток и др. инструмента. Передняя (шпиндельная) бабка 4 неподвижно соединена со станиной. Из нее через подшипниковую опору выходит шпиндель 7, на правом конце которого устанавливаются приспособления для закрепления заготовки (трехкулачковый, четырехкулачковый, поводковый патроны или цанга). Шпиндель 7 сообщает закрепленной заготовке главное движение резания Dr – вращение (см. рис 4.16а), скорость которого регулируется коробкой скоростей, размещенной в заполненной машинным маслом передней бабке 4.
Суппорт 8 служит для закрепления в четырехпозиционном резцедержателе режущего инструмента и обеспечивает его перемещение в продольном и поперечном направлениях (движение подачи Ds – рис 4.16а), а также движении под углом к оси шпинделя. Механизированное перемещение суппорта осуществляется с помощью коробки подач 1 через ходовой валик 15 (или винт 16 при нарезке резьб резцом). Фартук суппорта 14 служит для размещения механизма подач и разъемной маточной гайки ходового винта 16.
Быстрые (вспомогательные) перемещения суппорта осуществляются от отдельного электродвигателя, расположенного с правой части станины станка.
По параметрам точности станок 16К20 отвечает требованиям для обеспечения взаимозаменяемости деталей при сборке – при тонком наружном точении точность соответствует 8–5 квалитетам, а шероховатость составляет Rz = 6,3–1,6 мкм.
4.6.2. Обработка на сверлильных и расточных станках
Станки сверлильной и расточной группы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий. Для изготовления отверстий в сплошном материале по 12-му квалитету точности применяют операцию сверления – см. рис. 4.15, б. Для получения отверстий диаметром до 50–80 мм используют спиральные сверла, а для изготовления отверстий больших размеров – пустотелые кольцевые сверла. Шероховатость поверхности соответствует в этом случае Rz = 160–80 мкм. Отверстия до 7-го квалитета включительно обрабатывают последовательно тремя инструментами: сверлом, зенкером и разверткой. Для получения отверстий по 7-му квалитету диаметром более 15–18 мм применяют двукратное развертывание, обеспечивающее шероховатость поверхности Rz = 2,5 мкм.
Обработка отверстий под головки винтов, шурупов и заклепок производится зенкерами или зенковками соответствующей конфигурации. Торцы отверстий для получения углубления под головку винта или гайки обрабатывают цековками (спец. зенкерами).
Д ля обработки сквозных резьбовых отверстий применяют одиночные удлиненные метчики. Глухие резьбовые отверстия обрабатывают последовательно наборами из двух или трех метчиков.
Рис. 4.17. Вертикально-сверлильный станок
Одношпиндельный вертикально-сверлильный станок модели 2Н118 (рис. 4.17) предназначен для выполнения сверлильных и др. работ. На фундаментной плите 1 смонтирована колонна 3 коробчатой формы. В ее верхней части размещена шпиндельная головка 6, несущая электродвигатель 5 и шпиндель 7 с инструментом 8. На вертикальных направляющих колонны установлена шпиндельная бабка 4, внутри которой размещен механизм подачи. Поднимать и опускать шпиндель можно механически и с помощью штурвала 2 вручную. Для установки и закрепления приспособления с обрабатываемыми заготовками имеется стол 9.
Растачиванием на расточных станках различных типов можно обработать отверстия любых диаметров – от 3–5 мм и более. Применяя тонкое растачивание при больших скоростях резания (150–3000 м/мин), небольшой глубине резания (0,02–0,1 мм) и малой подаче (0,5–0,1 мм/об), можно получать отверстия с точностью по 5–6-му квалитетам и шероховатостью поверхности менее Rz = 1,25 мкм.