ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы имеют своей целью ознакомить студентов:
1. С основными свойствами и существующими методами контроля литейных сплавов и дефектами отливок.
2. Характером изменения структуры и свойств металла в процессе обработки давлением.
3. Основными способами выполнения сварочных работ.
Перед выполнением очередной лабораторной работы студент обязан проработать рекомендуемую литературу, записать в тетрадь краткие сведения из теории, отражающие содержание данной работы, и вычертить диаграммы состояния, графики и схемы приборов и установок.
Студенты, не подготовившиеся к выполнению очередной лабораторной работы и не защитившие предыдущие три работы, а также полностью не оформившие проделанной работы в лаборатории, к очередному занятию не допускаются.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ
И ВИДОВ БРАКА ОТЛИВОК
I. Цель работы:
1. Ознакомиться с основными методами определения литейных свойств сплавов и видами брака отливок.
2. Определить и сравнить величины жидкотекучести, линейной усадки углеродистой стали, серого чугуна, бронзы, алюминиевого сплава.
II. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ из теории.
Описать способы определения жидкотекучести и усадки, указать влияние основных факторов. Зарисовать и описать технологические пробы для определения величины жидкотекучести и усадки.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
|
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Таблица1 III. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Провести измерения технологических проб и определить величину жидкотекучести и усадки сплавов. Результаты занести в сводную таблицу. | Жидкотекучесть, мм | ||||||||
Усадка, % | e ср | ||||||||
e л | |||||||||
lот | |||||||||
lф | |||||||||
Температура заливки, 0C | |||||||||
Химический состав сплава, % | |||||||||
Al | |||||||||
Cu | |||||||||
Pb | |||||||||
Zn | |||||||||
Sn | |||||||||
Mn | |||||||||
Si | |||||||||
С | |||||||||
Марка сплава | |||||||||
Наименование сплава | |||||||||
№ пп |
|
2. По данным, приведенным в сводной таблице, дайте сравнительную оценку литейных свойств сплавов: а) черных металлов; б) цветных металлов.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Укажите виды литейного брака, связанные с низкой жидкотекучестью.
4. Укажите виды литейного брака, связанные с усадкой сплавов.
5. Определить вид брака отливки, причины возникновения и методы устранения.
Эскиз бракованной отливки:
Выводы по работе:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Дайте определение жидкотекучести, усадки и способов их определения.
2. От каких факторов зависит жидкотекучесть и усадка?
3. Какие химические элементы, присутствующие в черных металлах, уменьшают жидкотекучесть?
4. Какие химические элементы, присутствующие в черных металлах, увеличивают жидкотекучесть и усадку?
5. Какие химические элементы, присутствующие в цветных металлах, уменьшают жидкотекучесть и усадку?
|
6. Какие химические элементы, присутствующие в цветных металлах, увеличивают жидкотекучесть и усадку?
7. Как влияет температура заливки на жидкотекучесть и усадку сплавов?
8. Как влияет скорость охлаждения на усадку и жидкотекучесть?
9. Какие виды брака взывает низкая жидкотекучесть сплавов?
10. Какие виды брака вызывает большая усадка сплавов?
11. Какую линейную усадку (в %) имеют серый чугун, низколегированная сталь, бронза, алюминиевые сплавы?
Дата выполнения | Фамилия, подпись студента | Подпись преподавателя |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЧУГУНА
I. Цель работы.
1. Ознакомиться с основными видами технологических проб применяемых в практике литейного производства для ускоренного контроля структуры чугуна.
2. С помощью технологических проб, ступенчатого и скошенного клиньев, установить влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру и механические свойства чугуна.
II. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Описать свойства и назначение чугуна. Сравнить сталь с чугуном. Влияние графита на свойства чугуна.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
II. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Построить структурные диаграммы чугунов:
а) влияние углерода и кремния на структуру чугуна
Толщина стенки 50 мм | |||||||||||||||
Содержание углерода, % | |||||||||||||||
Содержание кремния, % | |||||||||||||||
б) влияние суммарного содержания углерода и кремния и скорости охлаждения (толщины стенки) на структуру чугуна.
Содержание C+Si, % | |||||||||||||||
12,5 | 2,5 | 37,5 | 62,5 | ||||||||||||
![]() ![]() | |||||||||||||||
Укажите структурные составляющие и наименование чугуна по отдельным областям диаграммы
Область I | Область IIа | Область II | Область IIв | Область III |
2. Определить микроструктуру и твёрдость в отдельных частях ступенчатого клина
HB | |||||||||
толщина отдельных частей клина | |||||||||
3. По данным пункта 2 указать влияние скорости охлаждения на структурообразование чугуна
4. Указать химический состав чугуна скошенных клиньев и по их излому определить размеры отбеленной зоны
5. По данным пункта 4 указать влияние химического состава на структурообразование чугуна
6. Изучить под микроскопом, зарисовать и описать микроструктуру чугунов, указать условия их получения и маркировку
Задачи:
1. Дан чугун состава: С = _____ %, =______ %. Какую структуру будет иметь чугун, если толщина стенки отливки _______ мм?
2. Какая структура будет у этого чугуна при том же содержании углерода и той же толщине стенки отливки, если кремния в нем будет ____ %?
3. Указать структуру чугуна, если Собщ = ____ %; Ссвяз = ____ %?
Выводы по работе:
Контрольные вопросы
1. Укажите структурные составляющие белого, половинчатого и серого чугунов.
2. Какие элементы в составе чугунов являются графитообразующими и какие карбидообразующими?
3. Укажите особенности формы графитовых включений высокопрочного, ковкого и серого чугунов.
4. Укажите особенности технологии получения высокопрочного чугуна.
5. Укажите особенности технологии получения ковкого чугуна.
6. Как маркируются серые, ковкие и высокопрочные чугуны.
Дата выполнения | Фамилия, подпись студента | Подпись преподавателя |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ
I. Цель работы.
1. Изучить влияние наклепа на структуру и механические свойства стали.
2. Изучить влияние рекристаллизации на структуру низкоуглеродистой стали и на ее механические свойства.
II. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Описать сущность процессов пластической деформации и рекристаллизации при обработке давлением. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
III. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Зарисовать микроструктуру, определить твёрдость, измерить геометрические параметры образцов в исходном состоянии:
![]() |
Микроструктура ____________________________________
___________________________________________________
HRB = _____
HB = _____
hо = _____
2. Определить осадку цилиндрических образцов по заданной степени деформации (10 и 50%). Степень холодной пластической деформации при осадке определяется по формуле:
где h 0 – высота образца в исходном состоянии;
h 1 – высота образца после холодной деформации.
3. Замерить твердость образцов после деформации и результаты занести в таблицу.
Твердость образцов после деформации
Степень деформации | НRB | НВ |
D = 10% | ||
D = 50% |
4. Произвести отжиг деформированных образцов при температурах 300, 400, 500, 600 и 800 оС в течение 30 мин. Замерить твердость образцов после отжига и результаты занести в таблицу.
Твердость образцов после деформации 50 % и отжига
№ образцов | Степень деформации | Твёрдость после деформации | Температура нагрева образцов, ° С | Твёрдость после отжига | ||
HRB | HB, МПа | HRB | HB, МПа | |||
D = 50% |
5. Зарисовать и описать структуру образцов после деформации и последующего отжига.
Степень деформации | Структура после деформации | Структура после деформации и отжига | |||
t = 400о | t = 500о | t = 600о | t = 800о | ||
6. Указать особенности собирательной рекристаллизации при критических степенях деформации. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
![]() |
7. Построить график изменения твердости образцов в зависимости от степени деформации.
8. Построить график изменения твердости деформированных образцов в зависимости от температуры отжига.
![]() |
9. Указать (ориентировочно) температуру начала рекристаллизации образцов;
а). установленную расчетным путем по формуле Бочвара А.А.
б). по данным, приведенным на графике
10. Определить минимальную температуру рекристаллизационного отжига при холодной штамповке:
а). низкоуглеродистой стали –
б). меди –
в). алюминия –
г). олова –
Выводы по работе:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Что такое наклёп?
2. Как изменяются механические свойства металлов в процессе деформирования при холодной обработке давлением?
3. Что такое рекристаллизация?
4. Как изменяются механические свойства в результате рекристаллизации?
5. Укажите основные механические характеристики, предопределяющие степень пригодности металлов к обработке давлением?
6. Как влияет на обработку сталей давлением процент содержания углерода?
7. Какое влияние оказывают на обработку давлением кремний и марганец?
8. Укажите влияние примесей серы и фосфора на обработку сталей давлением?
9. В чем преимущество горячей o6pa6oтки металлов давлением перед холодной?
10. Что называется критической степенью деформации и какова, ориентировочно, ее величина для углеродистых сталей?
11. Укажите рациональные величины степеней деформации, применяемые в практике обработки металлов давлением?
Дата выполнения | Фамилия, подпись студента | Подпись преподавателя |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ
I. Цель работы:
Определить влияние температуры нагрева на размер действительного зерна и на вязкость углеродистой конструкционной стали.
II. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Объяснить причины роста зёерен при нагреве.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
III. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Произвести нагрев стандартных образцов для определения ударной вязкости до температур: 780, 850, 1000 и 1200 °С. Выдержать образцы в печи в течение 30 мин и охладить их на спокойном воздухе.
2. Исследовать микроструктуру металла на ранее приготовленных микрошлифах и зарисовать ее; определить номер (балл) и среднюю площадь зерна. Полученные данные занести в таблицу 1.
Таблица 1
№ образца | Температура нагрева о С | Схема структуры | Величина зерна | Особенности структуры | |
№ (балл) по ГОСТ | средняя площадь | ||||
3. Разрушить образцы на копре для определения ударной вязкости. Результаты испытаний занести в таблицу 2.
Таблица 2
№ образца | Температура нагрева, [C1] °С | Размеры образцов | Работа разрушения, А, Дж | Ударная вязкость KSU = A/F, Дж/см 2 | Характеристика излома* | ||
а, см | в, см | F, см 2 | |||||
* Излом характеризуется словами: мелкозернистый, среднезернистый, крупнозернистый, крупнозернистый камневидный.
4. Пользуясь полученными результатами испытаний, построить график зависимости ударной вязкости от номера (балла) зерна по ГОСТ от средней площади зерна, в мкм).
![]() |
5. Нанести на стальной участок диаграммы железоуглеродистых сплавов рациональный температурный интервал горячей обработки давлением.
![]() |
6. Дать краткое обоснование предельной температуры нагрева и температуры окончания горячей обработки давлением.
7. Зарисовать и описать дефектные микроструктуры стали, которые могут возникать при несоблюдении условий нагрева и выдержки заготовки в печи.
Видманштеттовая структура
Микроструктура _________________________________
Характер дефекта ________________________________
![]() |
____________________________________________________
____________________________________________________
Причины появления дефекта _______________________
____________________________________________________
____________________________________________________
Методы устранения дефектной структуры ___________
____________________________________________________
____________________________________________________
Обезуглероженный слой
Микроструктура в середине ________________________
_____________________________________________________
![]() |
Микроструктура у поверхности _____________________
_____________________________________________________
Содержание углерода в середине ____________________
_____________________________________________________
(содержание углерода определяется по структуре)
Содержание углерода у поверхности _________________
Характер дефекта _________________________________
Причина дефекта _________________________________
Меры предупреждения дефекта _____________________
_____________________________________________________
Полосчатая структура доэвтектоидной стали
Микроструктура __________________________________
![]() |
Характер дефекта _________________________________
_____________________________________________________
Указать в каком направлении вязкость стали будет выше
и почему _________________________________________
_____________________________________________________
Методы уменьшения полосчатости структуры _________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
Выводы по работе:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Укажите цель нагрева стальных заготовок при обработке давлением?
2. Какие факторы влияют на рост зерна стали при ее нагреве?
3. Укажите температуры начала и окончания обработки давлением доэвтектоидной и заэвтектоидной стали?
4. Что такое перегрев и пережог стали и их влияние на свойства стали?
5. Как устранить перегрев стали?
6. Почему происходит обезуглероживание поверхностного слоя стали?
7. При каких условиях образуется видманштеттовая структура?
8. Указать причины образования строчечной структуры и ее влияние на свойства стали?
Дата выполнения | Фамилия, подпись студента | Подпись преподавателя |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАСПЛАВЛЕНИЯ, НАПЛАВКИ И ПОТЕРЬ НА УГАР И РАЗБРЫЗГИВАНИЕ ПРИ РУЧНОЙ И АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКЕ
I. Цель работы:
Ознакомиться с сущностью ручной дуговой и автоматической сварки. Определить коэффициенты расплавления, наплавки и потерь на угар и разбрызгивание.
II. Краткие сведения из теории
Указать сущность процессов и записать формулы определяющие основные коэффициенты. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
III. Порядок выполнения работы
1. Определить коэффициенты расплавления (aр), наплавки (aн), потерь на угар и разбрызгивание (y) и количества наплавленного металла при ручной дуговой и автоматической сварке (Qн). Условия проведения эксперимента и результаты опытов занести в таблицу 1.
Таблица 1
№ пп | Электрод | Сила тока, А | Время горения дуги, с | Вес пластины, г | Вес наплавленного металла, Gн | Длина электрода, мм | Вес расплавленного металла, Gн | Коэффициент расплавления aр г/Ач | Коэффициент наплавки aн г/Ач | Коэффициент потерь y, % | Производительность процесса, г/ч | |||
Марка | Диаметр, мм | До наплавки, G1 | После наплавки, G2 | До наплавки, L1 | После наплавки, L2 | |||||||||
2. Ознакомиться с работой сварочных автоматов и полуавтоматов.
а). сварочного автомата АДС-1000-2
![]() |
Условные обозначения:
I – | II – |
III – | |
![]() |
б). сварочного полуавтомата.
Условные обозначения:
СТ – | |
Выводы по работе:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
- Какие факторы влияют на производительность расплавления электрода?
- Какие факторы влияют на величину потерь на угар и разбрызгивание?
- Чем ограничивается повышение производительности при ручной сварке?
- Из каких основных частей состоит автомат АДС-1000-2?
- Из каких основных частей состоит полуавтомат ПДШ-500?
- Преимущества автоматической сварки перед ручной дуговой сваркой?
- Преимущества полуавтоматической сварки перед автоматической?
Дата выполнения | Фамилия, подпись студента | Подпись преподавателя |
Лабораторная работа № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНЫХ СВАРОЧНЫХ МАШИН И ВЛИЯНИЯ ШУНТИРОВАНИЯ ТОКА НА ПРОЧНОСТЬ СВАРНОЙ ТОЧКИ
I. Цель работы:
По эскизам и натурным образцам изучить устройство и работу контактных сварочных машин и определить основные технологические параметры. Определить влияние шунтирования тока на прочность сварной точки.
II. Краткие сведения из теории
Рассмотреть основные способы контактной сварки
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
III. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить устройство и принцип работы контактных машин:
а). сварочной машины МСР-100
1 - |
2 - |
3 - |
4 - |
5 - |
6 - |
7 - |
8 - |
9 - |
10 - |
11 - |
12 - |
13 - |
14 - |
15 - |
16 - |
Условные обозначения:
Зарисовать графики зависимости давления и тока от времени:
Для стыковой сварки сопротивлением | Для стыковой сварки методом непрерывного оплавления |
б). точечной машины МТ-601
![]() |
Условные обозначения:
1 - |
2 - |
3 - |
4 - |
5 - |
6 - |
7 - |
8 - |
9 - |
10 - |
Зарисовать графики зависимости давления и тока от времени для точечной сварки:
Определить основные технологические параметры точечной сварки. Данные эксперимента занести в таблицу 1.
Таблица 1
Ступень регулирования | Напряжение в первичной обмотке, U 1, В | Напряжение во вторичной обмотке, U 2, В | Коэффициент трансформации К= U 1/ U 2 | Ток в первичной обмотке, I 1, A | Ток во вторичной обмотке, I 2, A | Площадь поперечного сечения сварной точки, F, мм 2 | Плотность тока, J = I 2/F, А/ мм 2 |
Определить влияние режима сварки и шунтирования тока на прочность сварной точки. Данные эксперимента занести в таблицу 2.
Таблица 2
Толщина металла, мм | Сварочный ток, А | Режим сварки | Диаметр ядра точки, мм | Разрушающее усилие, кг | ||||
Усилие сжатия, кг | Продолжительность включения, c | Шаг точек | I замер | II замер | Среднее значение | |||
Зарисовать схему, поясняющую последовательность нанесения сварных точек и шунтирования тока.
в). схема шовной машины МШП-50
![]() |
Условные обозначения:
1 - |
2 - |
3 - |
4 - |
5 - |
6 - |
7 - |
8 - |
9 - |
10 - |
11 - |
12 - |
13 - | 14 - |
15 - |
Зарисовать графики зависимости давления и тока от времени для шовной сварки:
Выводы по работе:
_____________________