Что такое технологичность металлов

• Cтраница 1
• Технологические свойства металлов выявляются путем испытаний, называемых технологическими пробами.  [1]
• Технологические свойства металлов Рё сплавов характеризуются литейными свойствами, ковкостью, свариваемостью Рё обрабатываемостью режущим инструментом.  [2]
• Технологические свойства металлов Рё сплавов характеризуются литейными свойствами, ковкостью, свариваемостью Рё обрабатываемостью резанием.  [3]

Технологические свойства металлов определяют их способность подвергаться различным видам обработки.

Основными технологическими свойствами металлов являются ковкость, свариваемость, жидкотекучесть, прокаливаемость, обработка резанием.  [4]

Технологические свойства металла определяются РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј его механическими свойствами, зависящими РІ СЃРІРѕСЋ очередь РѕС‚ химического состава, структуры Рё величины зерна, термообработки, степени наклепа.  [5]

Технологические свойства металла определяются РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј его механическими свойствами, зависящими, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, РѕС‚ химического состава, структуры Рё величины зерна, термообработки, степени наклепа.  [6]

Технологические свойства металлов и сплавов характеризуют их способность подвергаться горячей и холодной обработке.

Комплекс этих свойств включает в себя технологичность при выплавке, горячем и холодном деформировании, обработке резанием, термической обработке и особенно сварке.

РџСЂРё рассмотрении свойств отдельных РІРёРґРѕРІ материалов РёС… технологичности будет уделено соответствующее внимание.  [7]

Технологические свойства металлов: обрабатываемость резанием, пластич-эсть текучесть, свариваемость.  [8]

Технологические свойства металлов определяют их пригодность к различным видам обработки.

Основными технологическими свойствами металлов являются ковкость, свариваемость, жидкотекучесть, прокаливае-мость, обрабатываемость резанием.  [9]

Образец для испытания твердости.  [10]

1. Технологические свойства металлов РЅ сплавов характеризуются литейными свойствами, ковкостью, свариваемостью РЅ обрабатываемостью режущим инструментом.  [11]
2. Технологические свойства металла должны обеспечивать обрабатываемость металла РїРѕ показателям штампуемости обеих операций.  [12]
3. Технологические свойства металлов Рё сплавов характеризуются литейными свойствами, ковкостью, свариваемостью Рё обрабатываемостью режущим инструментом.  [13]

Рљ технологическим свойствам металлов относятся: обрабатываемость резанием, ковкость, жидкотекучесть, усадка, свариваемость Рё РґСЂ. Технологические свойства определяют способность металлов подвергаться той или РёРЅРѕР№ обработке.  [14]

Рљ технологическим свойствам металлов Рё сплавов относятся: литейные, ковкость, или деформируемость, РІ горячем Рё холодном состоянии, свариваемость, прокаливаемость Рё обрабатываемость резанием.  [15]

Страницы:      1    2    3

Технологические свойства металлов и сплавов -зависимость от химического состава

Все основные качества металлов и их сплавов можно классифицировать по целому ряду показателей, каждый из которых оказывает существенное влияние на определение сферы применения материала.

• К физическим свойствам металлов относят их вес, теплоемкость, способность проводить электрический ток и другие подобные показатели. Всем понятно, что применение, например, чугуна невозможно в авиастроении, а любой металл, отлично проводящий электричество не применим в производстве изоляторов.
• Механические свойства определяются способностью противостоять различным нагрузкам, к ним относятся твердость, пластичность, упругость и многие другие качества.
• Эксплуатационные качества характеризуют возможность применения металла для эксплуатации в различных условиях — стойкость к истиранию, воздействию высоких и низких температур, и так далее.
• Химические свойства металлов и сплавов определены способностью элементов, входящих в их состав, вступать в реакции с другими веществами. Так, например, всем известно, что золото не поддается воздействия кислот, чего не скажешь о других видах металла.
• Технологические свойства материала определяют перечень производственных процессов, которые применимы к металлу в последующей обработке.

Металлы — технологические свойства

К основным технологическим свойствам стоит отнести следующие характеристики:

• Жидкотекучесть (литейность) — способность материала в расплавленном состоянии заполнять литейную форму, без оставления пустот.
• Свариваемость — способность выполнять неразъемные соединения деталей под действием различных видов сварки (газовая, электрическая, давлением).
• Ковкость (деформируемость) — возможность менять форму изделия в горячем состоянии или при нормальной температуре под воздействием давления.
• Прокаливаемость — способность улучшения различных свойств металла путем закалки на различную глубину.
• Возможность выполнения обработки металла при помощи режущего оборудования показывает возможность выполнения токарных и фрезерных операций.

Все эти технологические свойства металлов и сплавов в комплексе и определяют дальнейшую сферу применения.

1.3. Технологические и эксплуатационные свойства

К технологическим свойствам относят литейные свойства, ковкость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом.

  Сварка поворотных стыков труб. Сварка труб с поворотом

• Литейные свойства
• – способность металла или сплава заполнять литейную форму, обеспечивать получение отливки заданных размеров и конфигурации без пор и трещин во всех ее частях.
• Ковкость

– способность металла или сплава деформироваться с минимальным сопротивлением под влиянием внешней приложенной нагрузки и принимать заданную форму.

Ковкость зависит не только от структуры материала, но и от внешних факторов, например, температуры нагрева.

Свариваемость

– способность материала образовывать неразъемные сварные соединения. Материалы бывают хорошо и ограниченно свариваемые. Свариваемость зависит от структуры материала и технологии сварки.

Обрабатываемость

– свойство материала поддаваться обработке резанием. Критериями обрабатываемости являются режимы резания и качество обработанной поверхности.

Работоспособность любой детали во многом определяется эксплуатационными свойствами материала. Эти свойства учитывают особенности эксплуатации машины в конкретных условиях.

Прокаливаемость

– способность стали воспринимать закалку; характеризуется глубиной проникновения закаленного (мартенсит, или полумартенсит) слоя в объем закаливаемого изделия. Прокаливаемость определяется критической скоростью закалки, зависящей от состава стали.

Легированные стали, вследствие более высокой устойчивости переохлажденного аустенита и соответственно меньшей критической скорости охлаждения, прокаливаются на большую глубину, чем углеродистые. Сильно повышают прокаливаемость Mn, Mo, Cr, Ni.

Существует много методик оценки прокаливаемости, наиболее применяемым из которых до настоящего времени является метод торцовой закалки, при котором определяют твердость, как функцию расстояния от охлаждаемого струей закалочной жидкости торца цилиндра с изолированной боковой поверхностью.

1. Износостойкость
2. – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению (истиранию) под действием внешнего трения.
3. Жаропрочность
4. – способность сплава сохранять высокие механические характеристики (ползучесть и прочность) при высоких температурах.

  Третья рука и подставка под паяльник своими руками

Глава 2. Черные и цветные металлы и сплавы

2.1. Общие сведения о стали

В технике значительно чаще применяют не чистые металлы, а сплавы, состоящие из двух или нескольких элементов. Основными конструкционными материалами для машиностроительного производства служат сталь, чугун и сплавы цветных металлов на основе меди, алюминия, магния, титана.

Сталь

– сплав железа с углеродом (массовая доля С не более 2,14 %), в который добавляют легирующие элементы для создания сталей с требуемыми механическими, технологическими и особыми эксплуатационными свойствами.

В сталях также содержатся и вредные примеси: сера (вызывает красноломкость) и фосфор (вызывает хладноломкость). Эти примеси не удается полностью удалить со шлаком по природным и технологическим причинам.

Красноломкостью

называется свойство стали давать трещины при горячей обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) в области температур красного или жёлтого каления (850-1150 °С). Красноломкость обусловливается главным образом распределением некоторых примесей (серы и меди) по границам зёрен металла.

Хладноломкостью

называется склонность металла к переходу в хрупкое состояние при понижении температуры. Хладноломкостью обладают железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемно-центрированную кубическую или гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку.

Рассмотрим влияние температуры Т

(°C) на характер деформации материала, которая оценивается относительным удлинением δ (%) (рис. 5). При температурах материала менее значенияТ н предел прочности на разрыв меньше предела текучести. В этом случае металл разрушается без предварительной деформации, то есть находится в хрупком состоянии. Переход из хрупкого состояния в вязкое осуществляется в интервале температур от

• Т
• Т
• Т
• Т
• Т

н до в, где н – нижняя, а в – верхняя границы интервала. При достижении температуры в и выше, предел прочности металла становится больше предела текучести, что приводит сначала к деформированию, а затем и к разрушению материала. Такое состояние называется вязким.

Основными способами выплавки стали являются: конверторный (55 %), в дуговых электропечах (25 %) и в мартеновских печах (20 %).

Рис. 5. Влияние температуры на состояние материала

Конверторный способ

получения стали позволяет использовать в качестве шихты жидкий чугун, до 50 % металлического лома, руду, флюс. Сжатый воздух под давлением (0,3-0,35 МПа) поступает через специальные отверстия. Теплота, необходимая для нагрева шихты, получается за счет химических реакций окисления углерода и примесей, находящихся в чугуне.

Производство стали в конверторах постепенно вытесняет производство ее в мартеновских печах. Вместимость современных конверторов достигает 600 тонн.

Наибольшее развитие получает кислородно-конверторное производство стали, так как использование кислорода обеспечивает резкое (на 40 %) повышение производительности.

Недостатки способа: повышенный расход огнеупорных материалов и высокий угар (потеря) металлов.

Огнеупорные материалы – это материалы, отличающиеся повышенной прочностью при высоких температурах и химической инертностью.

Они применяются для производства печей, используемых в металлургических процессах, и других высокотемпературных агрегатов (реакторов, двигателей, и т.д.).

Состав огнеупорных материалов представляют собой керамическую смесь тугоплавких окислов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов, обладающих огнеупорностью не ниже 1580 °C.

Угар – уменьшение массы металлов в процессе плавки. При этом образуются химические соединения металла с веществами, находящимися в зоне плавления, которые переходят затем в шлак и газовую фазу.

Производство стали в электрических печах

– наиболее совершенный способ получения специальных и высококачественных сталей. Сталь выплавляют в дуговых или индукционных электропечах. Наиболее распространены дуговые электропечи вместимостью до 270 тонн.

При плавке стали в электропечах используют как стальной скрап (металлические отходы, поступающие в переплавку для изготовления годного металла) и железную руду, так и жидкие стали, поступающие из мартеновской печи или конвертера.

Лом металлов (цветных, чёрных) –

это различные металлические изделия и конструкции, подлежащие повторной переработке. Металлоломом называют также пришедшие в негодность металлические вещи либо специально собираемый на пунктах сбора и приема металлический мусор.

studfiles.net

Технологические свойства стали

Сталь считается одним из самых распространенных металлов, ее технологические свойства зависят от химического состава, различные примеси, входящие в нее, могут улучшить или ухудшить данные характеристики.

• Увеличение в составе стали углерода значительно повышает ее прокаливаемость, в тоже время она понижает ее пригодность к ковке. Длявыполнения этой операции, а также прокатки, содержание углерода не должно превышать 1,4%.
• Добавление в сталь марганца существенно снижает теплопроводность материала, что снижает ее способность к свариванию. В тоже время, при осуществлении правильного равномерного нагрева (не слишком быстрого) такие стали хорошо поддаются ковке.
• Применение никеля способно улучшить пластичные качества сплава, поэтому он способствует ковке. Но следует учитывать тот факт, что тот же никель образует устойчивую окалину в процессе нагрева. При ковке она не разрушается, поэтому может быть вкована в металл, что существенно снизит качество изделия.
• Повышение содержания хрома приводит к увеличению прочности, поэтому ковка и пригодность к прокату у таких сплавов удовлетворительна, существует большая вероятность образования трещин.
• Излишек молибдена приводит к снижению теплопроводности, что делает сталь очень чувствительной к температурному режиму обработки, нагревать и охлаждать ее следует в строгом соблюдении с технологией. Для ковки данных металлов необходимо применять более мощное оборудование.
• А вот применение ванадия, наоборот, улучшает ковкость и делает сталь более устойчивой к перегреву.

К негативным примесям, существенно влияющим на технологические характеристики, можно отнести серу и фосфор. Излишек данных веществ может привести к красноломкости и хладноломкости соответственно.

То есть сталь с избытком серы становится хрупкой при нагреве, а если в ней присутствует большое количество фосфора, то она будет ломаться при отрицательных температурах.

Именно поэтому при выплавке стали многие усилия направлены на снижение данных примесей в металле, но, к сожалению, избавиться от них полностью не выходит.

Как видите, химические составляющие стали оказывают огромное значение на ее технологические свойства, поэтому при выборе метода обработки должен выполняться тщательный анализ состава сплава, в противном случае могут возникнуть проблемы, как в производстве, так и при эксплуатации изделия.

Общая характеристика металлических изделий

Современная металлургическая промышленность предлагает большое разнообразие видов металлических изделий. К самым распространенным из них относится металлический прокат, то есть изделия, которые производят на специальных станках методом горячей либо холодной прокатки.

Все разновидности металлического проката объединяются общим понятием «сортамент». Сортамент принято разделять на четыре группы: листовой, сортовой, трубы и специальные виды проката. К последним относятся бандажи, колеса, шары, периодические и гнутые профили. По способу обработки поверхности выделяют калиброванный, шлифованный, зеркальный и матовый сортамент.

Говоря о свойствах металлических изделий, стоит отметить, что сортовой прокат обладает самой разнообразной номенклатурой, где принято выделять простые и фасонные профили.

Прокатные цеха изготавливают примерно две тысячи размеров простых профилей, более тысячи фасонных общего потребления, а также около полутора тысяч размеров профилей специального назначения. Простыми называют профили с сечением в виде геометрических фигур, таких как круг, полукруг, овал, сегмент, шестигранник, квадрат, треугольник, полоса плоского сечения, пр.

Прокат сложного поперечного сечения обозначают как фасонные профили. В данной группе выделяют профили общего или массового потребления и специального назначения.

К первым относятся уголки, швеллеры, двутавровые балки, шестигранные профили, пр.

Тогда как вторые представлены трамвайными и железнодорожными рельсами широкой и узкой колеи, профилями сельскохозяйственного машиностроения, нефтяной и электропромышленности, пр. Из цветных металлов обычно производятся простые профили.

Размеры являются еще одним важным нюансом, о котором не стоит забывать, говоря на тему свойств металлических изделий. Сортовой прокат делят на:

• Крупный. Сюда относят круглую сталь диаметром 80–250 мм, квадратную со стороной 70–200 мм, периодические арматурные профили № 70–80, угловая сталь с шириной полок 90–250 мм, швеллеры и двутавровые балки обычные и облегченные высотой 360–600 мм. Также в эту категорию входят специальные широкополочные двутавры и колонные профили высотой в пределах 1 000 мм, шестигранная сталь до № 100, железнодорожные рельсы массой 43–75 кг на метр длины изделия, полосовая сталь шириной не более 250 мм, пр.
• Средний. Речь идет о круглой стали диаметром 32–75 мм, квадратной со стороной 32–65 мм и шестигранной до № 70. Здесь же представлен стальной периодический арматурный профиль № 32–60, двутавровые балки высотой до 300 мм, швеллеры высотой 100–300 мм, рельсы узкой колеи Р18 – Р24, штрипсы с сечением до 8×145 мм и фасонные профили.
• Мелкий. Такая круглая сталь имеет диаметр 10–30 мм, квадратная со стороной 3,2–31 мм, сюда же относят периодический арматурный профиль.

В качестве элементов строительных конструкций применяют листовую и сортовую сталь. Нередко используют вторичные профили, то есть сварные, для изготовления которых соединяют полосы или листы, и гнутые. Для изготовления вторых прибегают к холодной гибке полос и листов.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Технологические свойства материалов

Технологические свойства материалов – это качества, влияющие на пригодность металлов для различных технологических операций или процессов. Перечислим технологические свойства материалов.

1. Обрабатываемость

Это  легкость, с которой данный материал может
быть разрезан, что позволяет удалять лишнее при более низких затратах. Хорошая
обрабатываемость связана с:

• Высокой скоростью
  резки.
• Низким
  энергопотреблением.
• Хорошей отделкой
  поверхности.
• Удалением материала
  с умеренной силой.
• Средней степенью
  истирания инструмента (более длительный срок службы инструмента).
• Формированием
  мелких чипсов.

Обрабатываемость
зависит от следующих факторов:

• Химический состав
  материала заготовки.
• Микроструктура.
• Механические
  свойства.
• Физические
  свойства.
• Условия резки.
• Свойства
  хладагента.
• Подача и глубина
  резки.
• Вид и форма
  режущего инструмента.
• Размер и форма
  разреза.
• Коэффициент трения
  между стружкой и материалом инструмента.
• Материал
  инструмента.
• Тип используемой
  машины.
• Тип операции
  обработки.

Для
оценки обрабатываемости основные факторы, которые будут выбраны, зависят от
типа операции и производственных требований.

При
оценке обрабатываемости могут учитываться следующие критерии:

• Соотношение сил
  резки.
• Срок службы
  инструмента между двумя последовательными шлифовальными станками.
• Качество отделки
  поверхности.
• Форма и размер
  чипсов.
• Температура чипсов.
• Скорость удаления
  металла.
• Скорость резки при
  стандартной силе.
• Усилие резки и
  энергопотребление.

Следующие
факторы увеличивают обрабатываемость:

• Маленькие
  неискаженные зерна.
• Однородная
  микроструктура.
• Пластинчатая
  структура в низко- и среднеуглеродистых сталях.
• Меньшая твердость,
  меньшая пластичность и меньшая прочность при разрыве.
• Холодная обработка
  низкоуглеродистой стали.
• Операции отжига,
  нормализации и отпуска.
• Добавление
  небольших количеств серы, свинца, фосфора и марганца.

Обрабатываемость
может быть улучшена путем добавления небольшого процента определенных
элементов, таких как свинец, селен, сера, марганец и т. д.

Индекс
обрабатываемости

Обрабатываемость
различных металлов, подлежащих обработке, можно сравнивать с использованием
индекса обрабатываемости каждого материала, который можно определить следующим
образом:

Стандартная
сталь имеет содержание углерода не более 0,13% и может быть сравнительно легко
обработана; ее индекс обрабатываемости произвольно фиксируется как 100%.

2. Свариваемость

Еще одним видом является свариваемость. Она определяется, как способность металла свариваться в производственных условиях, предъявляемых к конкретной конструкции. Настоящим критерием при определении свариваемости металла является качество сварного шва и легкость, с которой его можно получить.

На
свариваемость металла влияют следующие факторы:

• Состав металла.
• Хрупкость металла.
• Термические
  свойства.
• Сварочная техника.
• Наполнители.
• Прочность металла
  при высокой температуре.
• Стабильность
  микрокомпонентов до температуры сварки.
• Сродство кислорода
  и других газов до и при температуре сварки.
• Экранирующая
  атмосфера.
• Правильная
  термическая обработка до и после осаждения металла.

Легирующие
элементы влияют на свариваемость следующими способами:

• Улучшение
  механических свойств.
• Увеличение или
  уменьшение прокаливаемости в зоне термического влияния.
• Обеспечение
  измельчения зерна.
• Обеспечение
  раскисления расплавленного металла.
• Формируют
  возрастные осадки.
• Контроль
  температуры превращения пластичного материала в хрупкое.

3. Литье

К основным технологическим свойствам материалов относится и литье. Это легкость, с которой металл может быть отлит в форму, известна как литейная способность металла. Он основан на таких факторах, как скорость затвердевания, газовая пористость, сегрегация, усадка и т. д.

Следующие
факторы являются благоприятными для литейности металла:

• Текучесть металла.
• Низкая степень усадки (это уменьшение объема металла, когда он переходит из расплавленного в твердое состояние).
• Очень низкая или незначительная сегрегация.
• Низкая газовая пористость.

4. Формируемость

Формируемость
– способность металлов приобретать различные формы.

Различные
факторы, которые в значительной степени определяют текучесть или пластичность
материала:

• Металлическая
  конструкция.
• Размер зерна.
• Горячая и холодная
  обработка.
• Легирующие
  элементы.
• Смягчающие
  термообработки (отжиг и нормализация).

Небольшой
размер зерна рекомендуется для мелкой вытяжки металлов, тогда как для тяжелой
вытяжки рекомендуется относительно крупное зерно.

Горячая и холодная обработка вызывает искажение зерна. Обычно обработанные холодом кристаллы более искажены, чем обработанные горячим способом. Поэтому обработанные холодом металлы обычно менее пластичны, чем обработанные горячим способом.

Большинство
легирующих элементов в чистом металле снижают его пластичность, например,
пластичность стали уменьшается с увеличением количества углерода в железе.

При
смягчающих термообработках, таких как отжиг и нормализация, пластичность
металла восстанавливается. Деформированный и искаженный кристалл реформируется,
и, следовательно, сила, необходимая для того, чтобы вызвать проскальзывание,
уменьшается.

5. Податливость

Подобная характеристика технологического свойства материала определяется как  легкость, с которой металл претерпевает слишком сильное изменение формы при сжимающем напряжении без разрыва.

Такие
материалы, как мягкая сталь, кованое железо, медь и алюминий, обладают хорошей
пластичностью. Их можно забить или свернуть в нужную форму без разрыва.

Степень податливости измеряется толщиной листа или фольги, которая может быть изготовлена.

Вы можете обсудить технологические свойства материалов на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Технологические свойства

• Технологические свойства материалов определяют возможность получения заготовок и деталей выбранными методами и способами при условии обеспечения минимума затрат на конечный продукт — минимальной трудоемкости, материалоемкости, а также обеспечения экологии и эргономики.
• В зависимости от способа производства заготовок и деталей определяющими являются следующие свойства.
• Литейные свойства — способность жидких материалов заполнять литейные формы и образовывать плотные отливки.
• Эти свойства характеризуются жидкотекучестыо материала, его усадкой и ликвацией.

Жидкотекучесть — способность материалов заполнять полости литейной формы и точно воспроизводить очертания этой формы. Жидкотекучесть определяется в соответствии с ГОСТ 16438—70 по спиральной пробе.

Материал заливается в форму, имеющую вид спирального прутка, и жидкотекучесть оценивается длиной в сантиметрах части канала, залитого сплавом.

Усадка — свойство материалов уменьшаться в линейных размерах и в объеме при охлаждении от температуры заливки до комнатной. С усадкой связано появление в отливках усадочных раковин, пористости, рыхлости, коробления, трещин. Усадка определяется по ГОСТ 16817-71.

Ликвация — это неоднородность химического состава сплава, возникающая при кристаллизации. Различают зональную, внутрикри- сталлическую (дендритную) ликвацию и ликвацию по плотности.

Зональная ликвация в отливках возникает из-за разности температур затвердевания отдельных составляющих и разной плотности этих составляющих сплавов. В чугуне и стали ликвируют сера, фосфор, углерод, располагаясь в верхней и центральной частях отливок.

В сплавах, затвердевающих с мелкозернистой структурой, зональная ликвация уменьшается. Внутрикристаллическая ликвация образуется при ускоренном охлаждении отливок, она может быть уменьшена термической обработкой (отжигом) отливки.

Ликвация по плотности возникает в сплавах, содержащих тяжелые металлы (например, в свинцовых бронзах); такая ликвация предотвращается перемешиванием сплава перед заливкой и ускоренным охлаждением при кристаллизации.

Деформируемость (ковкость, штампуемость) — способность материалов к значительным пластическим деформациям без разрушения и образования пороков.

Деформируемость проверяется технологическими пробами. Технологические пробы проводятся в соответствии с ГОСТ 8817—82 — на осадку в горячем состоянии; ГОСТ 10702—78 — на осадку в холодном состоянии; ГОСТ 1579—80, 13813—68 — на перегиб; ГОСТ 10447—80 — на навивку проволоки и др.

Свариваемость — способность материалов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам свариваемых материалов. Контроль свариваемости проводят по ГОСТ 23870—79, 3242— 79, 6996-66, 13585-68.

Обрабатываемость резанием — характеризуется качеством обработки (шероховатостью обработанной поверхности и точностью размеров), стойкостью инструмента, сопротивлением резанию, видом стружкообразования.

Практически обрабатываемость стали резанием определяют сравнительными испытаниями, путем обтачивания образцов испытуемой стали и стали 45 с определенными прочностными характеристиками (о„ 650 МПа, 170—180 НВ), принимаемой за эталон.

Закаливаемость — способность стали повышать твердость в результате термической обработай (закалки).

Прокаливаемость — способность стали получать при термической обработке (закалке) закаленный слой с определенной структурой на ту или иную глубину. Испытания на прокаливаемость проводят в соответствии с ГОСТ 5657—69.

Технологичность заготовки. Определение металлоемкости

Определение 1

Технологичность заготовки – это совокупность свойств заготовки, которые определяют ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при эксплуатации, производстве, ремонте для заданных показателей качества, условий выполнения работ и объема выпуска.

Технологичность изделия является одним из самых важных показателей качества. Данный показатель зависит от вида производства, потому что одно и тоже изделие при одних условиях производства может быть технологичным, а при других нетехнологичным.

Уровень технологичности устанавливается количественными и качественными оценками. Количественные оценки выражаются минимальными затратами на производство, себестоимостью, материалоемкостью и трудоемкостью.

Качественные оценки заготовки выражаются техническими условиями производства и техническими требованиями. В процессе выбора заготовки основная задача заключается в максимальном приближении размеров и формы заготовки к аналогичным геометрическим параметрам готового изделия.

3адача выбор заготовки многовариантна. Основной количественный показатель — себестоимость. На данный показатель влияют следующие факторы

• производственные — технологическая оснащенность;
• технологические — характеризуют способ образования формы заготовки, процесс ее выбора, оборудования;
• конструктивные — технические условия и марка материала.

• Оптимальное решение при выборе заготовки может быть найдено только в случае комплексного анализа влияния на себестоимость всех вышеперечисленных факторов. Себестоимость производства заготовки можно рассчитать по формуле:
• $S = ((Ci/1000) * Q*кт*кс*кв*км*кп) — (Q-q)*(Sотx/1000)$
• где: Ci — базовая стоимость заготовки; Sx — базовая стоимость отходов; Q — масса заготовки; q — масса детали; кт — коэффициент, который зависит от точности; кс — коэффициент, который зависит от группы сложности; кв — коэффициент, который зависит от массы; км — коэффициент, который зависит от марки металла; кп — коэффициент, который зависит от объемов производства.

Во многом технологичность заготовки зависит от конструкции детали. Например, если у детали сложная форма, что усложняет процесс изготовления заготовки, то она становится технологичной, потому необходимо изменить конструкцию детали, но с сохранением степени надежности.

Технологичность к новой или старой детали оценивается экономическими расчетами. Количественный уровень технологичности процесса получения заготовки, в данном случае, определяется расчетом себестоимости сравниваемых вариантов.

Выбирается заготовка, себестоимость которой меньше.

Определение металлоемкости

Определение 2

Металлоемкость – это расход металла на единицу продукции.

Приближенно технологичность заготовки может быть определена по показателями металлоемкость, к которым относятся:

1. Коэффициент использования металла.
2. Коэффициент выхода годного металла.
3. Коэффициент весовой точности.

1. Чтобы рассчитать коэффициент использования металла применяется следующая формула:
2. $Ким = Мд/Мм $
3. где: Мд — масса готовой детали; Мм — масса исходного материала

Коэффициентом использования металла отражается общий расход металла на изготовление одной детали. При помощи коэффициента использования металла можно оценить технологичность вариантов раскройных карт для заготовок, которые получаются посредством операций листовой штамповки. Предпочтение отдается тому раскрою, у которого коэффициент использования металла самый высокий.

• Для расчета коэффициента выхода годного металла используется следующая формула:
• $Квг = М/Ми$
• где: М — масса заготовки; Ми — масса исходного металла.

Данным коэффициентом характеризуется расход металл в заготовительном цехе, технологических отходов, размер брака.

Исходная заготовка представляет собой изделие заготовительного цеха, которая имеет литниковую систему на отливках, заусенцы на поковках, то есть их масса входит в состав заготовки.

3аготовка представляет собой изделие без технологических наплывов, заусенцев или облоя, т. е. очищенное во время отделочных операций и поступающее на механическую обработку.

Коэффициент весовой точности рассчитывается следующим образом:

$Квт = Мд/М$

Коэффициент весовой точности отражает степень приближения геометрических размеров и формы к аналогичным параметрам готовой детали, то есть объем механической обработки заготовки.

Данный коэффициент чаще всего используется для оценки технологичности выбранной заготовки, он зависит от массы и конструкции заготовки и детали. Чем меньше отношение длины детали к ее диаметру, тем выше коэффициент весовой точности.

Для предприятий машиностроения коэффициент весовой мощности обычно не превышает 0,62 для штамповки.

Требования к материалам

Современная технология постройки металлических корпусов судов предусматривает использование многочисленных операций: механической, газовой или плазменной резки, холодной и горячей гибки, правки (холодной и с подогревом), сварки, каждая из которых может повлиять на свойства металла.

Неметаллические материалы также обрабатывают резанием, сваривают, склеивают, приготовляют из компонентов перед использованием. Следовательно, все они: и металлы, и неметаллы — должны обладать совокупностью регламентируемых свойств, позволяющих изготовлять требуемые изделия заданного качества с наименьшими затратами при обработке.

Не должны образовываться горячие и холодные трещины, выколы, технологические надрезы, заусенцы и т. п.

Кроме того, изменение структуры и механических свойств стали, вызванное нагревом и пластической деформацией при технологическом воздействии, должно быть минимальным, не вызывающим недопустимого для эксплуатации изменения прочности, пластичности, вязкости.

Совокупность подобных требований и нормативов определяет технологичность материала. Иногда используют понятие обрабатываемости, идентичное технологичности и устанавливающее фактическое изменение свойств материала после обработки.

Технологичность и обрабатываемость проверяются рядом испытаний, повторяющих или имитирующих реальные способы обработки. Часто проводятся целые комплексы испытаний, дополняющих одно другое.

Среди технологических испытаний металлов следует отметить проверку литейных свойств; испытания деформируемости загибом образцов, при осадке, отбортовке, перегибе; проверку свариваемости, паяемости, обрабатываемости резанием. Лакокрасочные материалы проверяют на рабочую вязкость, маслоемкость, укрывистость и др.

Технологичность материала оценивают также стоимостью всех процессов, связанных с его изготовлением и переработкой в изделие, иными словами, материал должен быть экономичным. Экономичность определяется на всех стадиях создания изделия путем сопоставительных расчетов.

Например, при выборе сталей обычной и повышенной прочности и распределении их в корпусе судна, когда применение материала повышенной прочности не оговорено Правилами Регистра СССР или не продиктовано эксплуатационной необходимостью, изменение строительной стоимости судна составляет ΔC=GпSп—G0S0=GпΔS—S0ΔG, где Gп — масса металлического корпуса, полностью построенного из стали повышенной прочности; G0— масса металлического корпуса, построенного из стали обычной прочности; Sп и S0 — оптовые цены сталей повышенной и обычной прочности соответственно. При современном уровне цен и допустимом выигрыше в массе ΔC всегда больше 0, т. е. строительная стоимость с применением стали повышенной прочности всегда возрастает, но величина вздорожания не должна быть безграничной, для чего и нужна оценка экономичности материала. Стоимость возрастает еще и потому, что с уменьшением толщины связей, выполненных из стали повышенной прочности, определяющим становится обеспечение устойчивости и жесткости конструкций, ведущее к уменьшению шпации основного набора.

Трудоемкость одинаковых операций обработки материалов с разными характеристиками механических свойств также неодинакова.

Так, трудоемкость правки листов одних и тех же размеров из углеродистых сталей с σт — 240 МПа в 1,4— 1,25 раза ниже трудоемкости правки листов из стали с от = 400 МПа.

Разница в трудоемкости гибки, тепловой обработки, пневматической рубки для тех же сталей определяется отношением   1,11.

Таким образом, помимо оценки физико-механических свойств материалов необходимо учитывать способы переработки материалов в изделия при реально существующих технологиях изготовления последних.

Механические свойства

• К основными механическим свойствам металлов относятся:
• ¦ твёрдость,
• ¦ прочность,
• ¦ пластичность,
• ¦ вязкость.

Твердость является одной из важнейших характеристик.

Твёрдость — это свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации при проникновении в него другого более твердого тела на поверхностные слои материала.

Измерение твёрдости имеет широкое применение для контроля качества изделий.

В зависимости от методов испытания различают значение твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу. Твердость по Бринеллю обозначают символом HB (твердостью менее 450 единиц) и HBW (твердостью более 450 единиц). Твердость по Виккерсу обозначают буквами HV. Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости A, B или C.

Под деформацией (рис.1, приложение А) металла понимают изменение формы и размеров тела под действием внешних воздействий или внутренних сил. Деформация в твердых телах может быть упругой и пластической. Упругой называется деформация, полностью исчезающая после прекращения действующих на неё нагрузок, и пластической если она после снятия нагрузок не исчезает.

Прочность — способность металла сопротивляться деформациям и разрушению. Под разрушением понимают процесс развития в металле трещин, приводящий к разделению его на части. Прочность определяют в результате статического испытания на растяжение.

Пластичность — способность металла к пластической деформации (т.е. получению остаточных изменений формы и размеров без нарушения сплошности). Пластичность используют при обработке металлов давлением.

Вязкость — это способность металла поглощать механическую энергию внешних сил за счёт пластической деформации.

Технологические свойства

Под технологическими свойствами понимают способность подвергаться различным видам обработки.

Технологические свойства определяют при технологических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки. Образец, подвергнутый технологической пробе (рис.2, приложение Б), осматривают. Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие трещин, надрывов, расслоения или излома.

1. Из технологических свойств наибольшее значение имеют:
2. ¦ обрабатываемость резанием,
3. ¦ свариваемость,
4. ¦ ковкость,
5. ¦ прокаливаемость
6. ¦ литейные свойства.

Обрабатываемость резанием — комплексное свойство металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием и определяется по скорости, усилию резания и по чистоте обработки.

Испытания по скорости и усилию резания производятся путем сравнения показателей, полученных при обработке данного металла, с показателями обрабатываемости эталонной марки стали (автоматная сталь марки А12).

Показатель чистоты обработанной поверхности определяется измерением высоты неровностей, образующихся на поверхности металла после снятия стружки режущим инструментом.

Свариваемость — способность металла давать доброкачественное соединение при сварке, характеризуется отсутствием трещин и других пороков в швах и прилегающих к шву зонах основного металла. Хорошей свариваемостью обладают конструкционные стали; значительно худшую свариваемость имеют чугуны, медные и алюминиевые сплавы, которые требуют специальных технологических условий при сварке.

Ковкость — способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением. Многие металлы и сплавы обладают достаточно хорошей ковкостью в нагретом состоянии, а в холодном состоянии — латунь и алюминиевые сплавы; пониженной ковкостью характеризуется бронза.

Прокаливаемость — способность стали воспринимать закалку на определенную глубину от поверхности. Она зависит от присутствия легирующих элементов в составе и размеров зерен структуры.

Литейные свойства металлов и сплавов характеризуются жидкотекучестъю и усадкой.

Жидкотекучесть — способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму. Для повышения жидкотекучести к ним добавляют легирующие компоненты, например, фосфор — в медные сплавы и чугун, кремний — в алюминиевые сплавы.

Усадкой называется уменьшение объема расплавленного металла или сплава при его затвердевании. На степень усадки влияют многие факторы: химический состав расплава, скорость охлаждения и др.

Эксплуатационные свойства

Эксплуатационные свойства определяются в зависимости от условий работы машин и механизмов специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление износу, т.е. изменению размеров и формы вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Испытания материалов на износ производят на образцах в лабораторных условиях, а деталей — в условиях реальной эксплуатации.

К эксплуатационным свойствам также относятся хладностойкость, жаропрочность, антифрикционность и другие.