Физические свойства стали 40Х

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100
Модуль нормальной упругости, E, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50
Плотность, r, кг/см3	7820	7800	7770	7740	7700	7670	7630	7590	7610	7560	7510	7470
Коэффициент тепло-проводности l, Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	26.7	28	28.8
Уд. электросопротивление (R 10 9 Ом·м)	210	285	346	425	528	642	780	936	1100	1140	1170	1200
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664

Обозначения:

Механическиесвойства:
σ _в	- Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ _T	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ ₅	- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
Ψ	- Относительное сужение, [ % ]
KCU	- Ударная вязкость, [ кДж / м²]
HB	- Твердость по Бринеллю, [МПа]
КП	- Категория прочности
Физическиесвойства:
T	- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E	- Модуль упругости первого рода, [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o - T), [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
ρ	- Плотность материала, [кг/м³]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20^o - T), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]
Свариваемость:
безограничений	- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченносвариваемая	- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая	- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Технология изготовления карданного вала.

МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Современное производство предъявляет высокие требования к рабочим кадрам и системе подготовки, переподготовки и повышения квалификации в условиях рыночных отношений. В ходе научно-технического прогресса одни профессии отмирают, другие появляются, третьи модифицируются. Уплотняется трудовой ритм, меняются технические средства. Всё это порождает необходимость в новых формах подготовки, и повышения квалификации рабочих кадров.

Целью методической части дипломного проекта является разработка возможности использования результатов проектирования и получения знаний и навыков в области сварки трением.

Для такого вида обучения профессиональной подготовки необходимо разработать учебно-программную документацию, которая включает в себя план урока, конспект урока теоретического обучения, практическая работа.

План урока теоретического обучения.

План урока

Тема «С варка трением».

Цели урока:

Получение новых знаний о сварке трением.

Задачи, решаемые на уроке:

- ознакомление с назначением и областью применения сварки трением;

- ознакомление с физическими процессами, протекающими при сварке трением;

- знакомство с оборудованием и технологией проведения сварки;

- проведение сравнительного анализа сварки трением и электродуговой сварки.

Материальное и дидактическое оснащение:

1. Наглядные пособия: плакаты по теме, инструкции по технике безопасности, макеты оборудования, образцы изделий.

2. Оборудование и инструмент:

- машина для сварки трением МСТ-200; МСТ-220, рабочий стол, приспособления для сварки во всех пространственных положениях, молоток, очки, спецодежда сварщика;

- персональный компьютер, система APM WinMachine.

Таблица 1-Технические характеристики машины для сварки трения

	МСТ-200	МСТ-220
Мощность привода вращения, кВт
Частота вращения, с-1	5, 0	6.0
при нагреве, до
при проковке, до
Сечение свариваемых заготовок, мм²
Диаметр стержневых заготовок сплошного сечения, мм
вращающейся	600-950	400-1000
невращающейся	750—1400	750—1500
Габаритные размеры машины, мм	7500х2500х1900	7850х2500х1800
Масса, кг
Условная производительность, диаметра 140 мм, с учетом загрузки сварок/час	10-12	15-20

Таблица 2 - План – конспект урока 1.30мин.

Этапы урока, затраты времени	Содержание учебного материала	Описание методики осуществления учебных действий
1.Организационная часть (1-5 мин.)	Приветствие учащихся. Сначала отметим присутствующих. Запишите тему сегодняшнего занятия: " С варка трением" Цели работы: Получение новых знаний о сварке трением. Для достижения данной цели нам в ходе урока придется решить следующие задачи: 1) Вспомнить ранее изученный материал о электродуговой сварке. 2) Познакомиться с назначением и областью применения сварки трением. 3) Разобраться с физическими процессами, проходящими во время сварки трением. 4) Познакомиться с оборудованием и технологией проведения сварки; 5)Произвести сравнительный анализ сварки трением и электродуговой сварки.	Методика создания рабочего настроения, дисциплины. Методика подготовки и актуализации опорных знаний, активизации учащихся. Способы задания целей урока. Создание рабочего настроения. Методика мотивации.
2. Повторение учебного материала. (15 мин.)	Прежде чем перейти к изучению новой темы, давайте вспомним что такое электродуговая сварка. Я буду задавать вопросы, а вы будете отвечать: 1. Для чего она предназначена? 2. Какие материалы с помощью э/д сварки можно сваривать? 3. Какое оборудование используется для проведения сварки? 4. Какие физические процессы протекают во время ее выполнения? 5. Какие дефекты бывают при э/д сварке? 6. Какие параметры электродуговой сварки определяют ее качество и как? Напомню их: разделка кромок, ток, напряжение, марка, толщина и покрытие электрода, толщина свариваемого материала.	Словесный метод: беседа.
3. Объяснение нового учебного материала (35 мин.)	Оборудование: мультимедийный проектор: персональный компьютер, программа расчета режимов сварки. Назначение и область применения исходя из расчетов и опыта практического применения сварки трением показывают, что ее пока целесообразно применять для сварки деталей диаметром от 6 до 100 мм. Наиболее эффективно применение сварки трением для изготовления режущего инструмента при производстве составных сварно-кованых, сварно-литых или сварно-штампованных деталей. Она оказывается незаменимой при соединении трудносвариваемых или вовсе не сваривающихся другими способами разнородных материалов, например, стали с алюминием, аустенитных сталей с перлитными. Эффективно применение сварки трением и для соединения пластмассовых заготовок. Сварка трением иногда используется для заварки днища у баллона для сжатых газов. Отрезок цельнотянутой стальной трубы с предварительно нагретым концом насаживают на быстровращающуюся оправку. К вращающейся заготовке приближают обжимку, осаживающую металл и придающую ему полусферическую форму днища баллона. При быстром вращении заготовки осаживаемый металл быстро разогревается трением между обжимкой и заготовкой в процессе осадки; его температура не снижается, а растет за счет механической работы сил трения. В результате трения металл днища сильно разогревается и осаживается с образованием утолщения. Для соединения круглых цилиндрических стержней или трубок детали закрепляют в зажимах машины и приводят в соприкосновение торцами. Одна деталь остается неподвижной, другая приводится во вращение со скоростью 500- 1500 об/мин и все время прижимается к неподвижной детали. Вследствие трения торцы деталей быстро разогреваются и через короткое время доводятся до оплавления; автоматически выключается фрикционная муфта, прекращая вращение шпинделя; затем производится осевая осадка деталей. В ряде случаев способ оказался весьма эффективным. Сам процесс образования сварного соединения: 1) вследствие действия сил трения сдираются оксидные плёнки; 2) наступает разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный контакт, происходит его разрушение и высокопластичный металл (металл шва)(см.рисунок 1) выдавливается из стыка; 3)прекращение вращения с образованием сварного соединения. Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (рис2, а) или вставки между деталями (рис. 2, б, в), при возвратно-поступательном движении деталей в плоскости стыка с относительно малыми амплитудами и при звуковой частоте (рис. 2, г). Детали при этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения. В зоне стыка при сварке протекают различные процессы. По мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное трение уступает место сухому. В контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация и образование участков с ненасыщенными связями поверхностных атомов, между которыми мгновенно формируются металлические связи и немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей. Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увеличением фактической площади контакта и быстрым повышением температуры в стыке. При этом снижается сопротивление металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется тонкий слой пластифицированного металла, выполняющего роль смазочного материала, и трение из сухого становится граничным. Основные физические характеристики процесса Сваривание деталей без расплавления происходит при температурах ниже чем температура плавления веществ и при расстояниях, при которых вступают в силу межатомное взаимодействие. Такое возможно при пластическом деформировании очагов металла в точках сваривания. Способ доведения до пластического состояния поверхностного слоя в сваривании трением заключается в изменении внутренней энергии веществ за счёт совершения работы силы трения. Самый простой способ обеспечить трение — это закрепив одну деталь, другу вращать с необходимой частотой. В результате в месте соприкосновения двух частей они разогреваются и тепловая энергия размягчает небольшой слой. Так как процесс протекает под давлением, это приводит в некоторому выдавливанию вещества наружу. Он образует грат на стыке. Параллельно разрушаются окисные, жировые плёнки поверхности и «закатываются» в грат. Для прекращения нагрева достаточно просто остановить вращение детали. Для получения прочного соединения, осевое усилие не прекращают ещё некоторое время. Обратить внимание! Процесс сильного сжатия после остановки детали называется проковкой. Режим проковки существенно влияет на прочность соединения. К основным параметрам сварочного процесса, которой протекает под действием трения, относят такие: частоту вращения свариваемых деталей относительно друг друга; значение осевого усилия во время нагрева трением; параметр осадки при нагреве; величина осевого усилия проковки; временной режим проковки. Теплота, которая вводится в вещества, его мощность зависит от частоты вращения и показателя осевого усилия Для сварки деталей используем машину МСТ-220 Машины с горизонтальным расположением оси шпинделя работают по схеме конвекционной сварки, имеют гидравлический привод осевого усилия и предназначены для сварки круглых заготовок из малоуглеродистых или низколегированных сталей. Эксплуатация машины МСТ-200 на Красноярском алюминиевом заводе для сварки штырей электролизеров позволила получить 1, 5 миллионов рублей экономического эффекта за счет снижения себестоимости штырей и повышения объемов их реставрации. Возможна разработка подобной машины для сварки изделий любого типоразмера.	Методика текущего инструктажа Излагаю материал в виде лекций. Прошу основные моменты записать в тетради.
Закрепление материала 25мин.	Учащиеся садятся за персональные компьютеры по 2 человека. Им выдаются бланки заданий и инструкции по их выполнению. Далее учащиеся выполняют расчет прочности сварных швов в системе APM WinMachine по выданным инструкциям, заполняют бланки заданий и делают выводы (заполняют в бланке). Сдают работы преподавателю.	Преподаватель проверяет работы и выставляет оценки в журнал.
Выдача домашнего задания 5 минут	Вилль В. И. Сварка металлов трением..	Инструктирую обучающихся по выполнению домашнего задания.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒

© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.