Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Часть 2», а также приизучении дисциплины «Технология машиностроения» и прохождении технологических практик.9Для современной технологии характерно сочетание в единомцикле разнообразных физико-химических процессов. Установление общих закономерностей, используемых при изготовлении деталей машин, является необходимым условием разработки иоптимизации технологий.
При решении задач комплексного использования сырья, энергии, производства новых материалов исоздания безотходных технологий возрастает роль естественныхнаук. Техническое знание составляет неотъемлемую часть современной науки с одной стороны и производства – с другой. Поэтому именно эти знания являются связующим звеном между естествознанием и практической деятельностью инженера.Кроме того, теоретической основой технологических дисциплин является естествознание, открывающее основные законы природы, опираясь на которые, инженеры создают новые технологиии передовую технику.
При этом естественные науки определяютпределы возможного, а социально-научные – пределы целесообразного, и только техническое знание позволяет разработать конкретную конструкторскую документацию и технологию изготовления требуемых изделий.Независимо от сферы деятельности инженер должен обладатьширокими знаниями в области конструирования и технологииизготовления деталей, машин, приборов, их ремонта и утилизации. При изучении инженерных дисциплин и создании новойтехники и технологий следует уделять особое внимание экологическим вопросам, поскольку деятельность инженера связана срасходованием энергии, полезных ископаемых и загрязнениемокружающей среды.В этой связи ответственность инженеров за выживание человечества является ключевой.
При создании промышленной продукции приобретают значение вопросы ресурсосбережения иэкологической чистоты. С точки зрения расходования ресурсовясно, что энергоемкие и экологически вредные технологическиепроцессы, связанные с повышенным расходованием кислорода иэнергии, не имеют перспективы. Кроме того, необходимо учитывать затраты средств и полезных ископаемых не только на этапеизготовления предметов труда, но и при их функционировании,ремонте и утилизации.Важным этапом создания изделий является процесс проектирования.
Конструктор при создании различного рода изделий закладывает в документацию определенный вариант конструкторско-технологического решения (КТР). При этом необходимо10принимать такое КТР, которое удовлетворяет эксплуатационнымтребованиям, предъявляемым к изделию, и соответствует современному уровню развития технологии.
Конструктор долженучитывать как свойства материала изделия, так и технологию изготовления заготовок, их последующую термическую и механическую обработку. Процессам проектирования и изготовленияизделий должны предшествовать этапы маркетинга и проведенияисследования по определению оптимального варианта получаемой продукции.Технологический процесс изготовления изделий (рис.
1.1)включает металлургическое производство. На первом этапе получают первичные заготовки: слитки, профили, порошки. Продукциейзаготовительного производства (второй этап) являются поковки,изделия, изготавливаемые листовой штамповкой и методами порошковой металлургии, а также отливки и сварные конструкции.На третьем этапе производства заготовки подвергают механической обработке резанием либо электрофизической или электрохимической обработке с целью получения деталей с требуемымипараметрами качества.
Часто сварные конструкции перед резаниемподвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений и изменения механических свойств.Затем производят сборку деталей для получения машин с требуемыми эксплуатационными характеристиками (четвертый этап).Работоспособность изделия в целом и качество отдельных деталейпроверяют в процессе испытаний (пятый этап). Если изделие отвечает требованиям технического задания, его начинают эксплуатировать в заданных условиях.В процессе технического обслуживания или ремонта (шестой иседьмой этапы) выявляют детали, вышедшие из строя, которые немогут эксплуатироваться далее и должны быть заменены на новые.Отработанные детали диагностируют, и в зависимости от результатов экспертизы они могут быть восстановлены или использованы по иному назначению.
В тех случаях, когда изделие неремонтопригодно, его отправляют на переплав или подвергают захоронению в соответствии со специальной технологией (утилизируют).На всех этапах технологического процесса изготовления изделия происходит потребление энергии и загрязнение окружающейсреды. Восстановление физически изношенных деталей ремонтируемых изделий и повторное их использование позволит существенно сократить цикл их изготовления, уменьшить потреблениересурсов биосферы и загрязнение окружающей среды.1112Рис.
1.1. Основные этапы изготовления изделий:1 – металлургическое производство; 2 – заготовительное производство; 3 – обработка заготовок;4 – сборка; 5 – испытания; 6 – техническое обслуживание; 7 – ремонт; 8 – утилизацияПри проектировании изделий конструктор должен обеспечитьтребуемое качество продукции, при этом изготовление должноосуществляться при минимальных затратах материалов, энергии итруда. Поэтому при конструировании изделий следует учитыватьне только условия эксплуатации, но и технологию их изготовления. Так, если деталь имеет сложную форму (например, корпусредуктора), то заготовку целесообразно получать одним из способов литья.Каждый технологический процесс имеет свои возможности,преимущества и недостатки. Например, литье в песчаные формыпозволяет получать заготовки разнообразной конфигурации и массы при минимальных затратах материальных средств. Однако инженер должен знать, что этот способ литья не позволяет получатьточные отливки, так как дефектный слой может достигать 10 мм,что значительно увеличивает объем механической обработки заготовки резанием при изготовлении детали.
Поэтому более эффективным технологическим процессом литья может быть более дорогостоящий, но обеспечивающий высокую точность, напримерлитье по выплавляемым моделям. При этом уменьшается трудоемкость механической обработки и себестоимость изготовления детали может быть меньше, чем при получении заготовок в песчаных формах.На выбор материала при конструировании детали влияют условия работы, конструктивные формы, программа выпуска, экономическая целесообразность применения определенных технологических процессов изготовления заготовки и ее последующей обработки.Марку материала определяют с учетом не только физикохимических, механических, эксплуатационных, но и технологических свойств. Так, для изготовления деталей с литой макроструктурой необходимо знать литейные свойства металла или сплава.
Приизготовлении изделий с использованием процессов обработки давлением важным свойством является деформируемость (ковкостьили штампуемость), для сварных конструкций – свариваемость. Напроцесс механической обработки заготовок резанием существенновлияет обрабатываемость материала режущим инструментом.В процессе конструирования деталей с требуемыми показателями качества необходимо учитывать следующие требования, способствующие повышению их технологичности: минимальнуюсебестоимость, трудоемкость и материалоемкость, а также высокую надежность, стабильность и ремонтопригодность.
Вопросытехнологичности конструкции детали должны решаться на стадии13проектирования заготовки, ее механической обработки и сборкивсего изделия. Современная тенденция состоит в том, что отработка конструкции на технологичность смещается на стадию разработки конструкторской документации.Для обеспечения высокого качества проектируемых и изготавливаемых деталей необходимо учитывать явления технологической наследственности. Для этого целесообразно рассматриватьвсю совокупность технологических операций изготовления заготовки и детали, выявление связей и взаимозависимости параметров процессов на предшествующих и последующих этапах производства изделий.
Процессом технологической наследственностиможно управлять для того, чтобы сохранять свойства, положительно влияющие на надежность готового изделия, и ликвидировать свойства, которые оказывают отрицательное влияние.Вопросы для самоконтроля1. Сформулируйте цель изучения дисциплины «Технологияконструкционных материалов».2. Знания каких дисциплин необходимы для изучения курсалекций?3. Каковы основные этапы технологического процесса изготовления и функционирования машиностроительных изделий?4.
Сформулируйте основные требования, предъявляемые кпринятию конструктивно-технологических решений при проектировании изделий.5. На какой стадии проектирования деталей учитываются требования, способствующие повышению их технологичности?6. Какое значение имеет явление технологической наследственности при создании изделий с требуемыми свойствами?14Лекция № 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫНА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВЕИ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАВ этой лекции вы ознакомитесь с классификацией конструкционных материалов; факторами, определяющими физико-химические, механические и технологические свойства основных конструкционных материалов на металлической основе.2.1.
Классификация конструкционных материаловДля того чтобы эффективно использовать материалы в проектируемых изделиях, необходимо учитывать не только условияэксплуатации, но и поведение различных материалов в процессеизготовления деталей машин и приборов.Все материалы можно разделить на металлические и неметаллические. Наиболее известными материалами на металлическойоснове являются сталь, чугун, латунь, бронза, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы. Неметаллические материалы – дерево, бетон, пластики, резина, кирпич, керамика и др.Материалы на металлической основе в настоящее время являются наиболее перспективными конструкционными машиностроительными материалами. Технически чистые металлы, как правило,характеризуются низкими прочностными свойствами, поэтому вмашиностроении в основном применяют материалы, получаемыесплавлением двух и более элементов.Большинство конструкционных материалов, например, стали, чугуны, сплавы на основе меди и легких металлов, являютсяуниверсальными.
Они обладают многочисленными достоинствами и используются в различных деталях и конструкциях. Наряду с универсальными применяют конструкционные материалы определенного функционального назначения: жаропрочные,материалы с высокими упругими свойствами, износостойкие,коррозионно- и жаростойкие.15Сплавы на основе железа называют черными и в зависимостиот содержания в них углерода разделяют на стали и чугуны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
