ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ (ТКМ)
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов немашиностроительных специальностей заочных высших учебных заведений, факультетов, отделений
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
По курсу «Технология конструкционных материалов и материаловедение» выполняют две контрольные работы, цель которых — проверить усвоение студентами содержания курса и приобретенных навыков сознательного использования полученных знаний в инженерной практике.
Контрольное задание 1 содержит вопросы по разделам': «Основы материаловедения», «Основы литейного производства» и «Основы обработки металлов давлением»; в контрольное Задание 2 включены вопросы по разделам: «Основы сварочного производства», «Неметаллические материалы» и «Основы обработки металлов резанием».
Контрольные задания имеют по десять вариантов. Студент выполняет тот вариант задания, номер которого соответствует последней цифре шифра. Например, студент, имеющий шифр 176245, выполняет вариант 5, а имеющий шифр 1761020 выполняет вариант 10.
Содержание контрольной работы должно точно соответствовать установленному варианту. Никакие произвольные отклонения от порядка выбора задания не допускаются и контрольные варианты, выполненные не на тему или с отклонениями от нее, не засчитываются.
Контрольные задания выполняют в письменном виде. Текст вопросов должен быть написан перед ответом на вопрос и подчеркнут. Ответы на вопросы контрольных заданий должны быть четкими и ясными, основываться на теоретических положениях, изложенных в рекомендуемых учебниках, иллюстрироваться схемами, эскиаами, а также примерами из учебной литературы или из практики предприятия, на котором студент работает. Ответы на вопросы контрольных заданий следует давать своими словами, а не переписывать соответствующий текст из учебника или учебного пособия. Эскизы, схемы и чертежи должны выполняться от руки в масштабе с указанием основных размеров, сечений и разрезов по правилам Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Страницы контрольной работы, таблицы и рисунки пронумеровать, при этом рисунки, эскизы и схемы должны иметь поясняющие подписи.
В тексте ответов должны быть ссылки на иллюстративный материал.
На страницах работы оставить поля для замечаний рецензента. Объем выполняемого задания — 20—22 страницы стандартной ученической тетради. В конце выполняемого задания студент приводит список использованной литературы, указывает дату выполнения работы и свою подпись.
После рецензирования работы следует изучить все замечания рецензента и дать на них письменные ответы в конце тетради. Исправления в тексте после рецензии не допускаются.
Если работа не зачтена, то после ответа на замечания она посылается на повторное рецензирование,
ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ I
ВА РИАНТ 1
- Опишите основы строения и кристаллизации железа и стали:
а) понятие о металлических сплавах; б) схема кристаллических решеток;
в) кривая охлаждения железа и аллотропические превращения;
г) первичная и вторичная кристаллизация.
- Опишите технологию изготовления отливок из серого чугуна в сырую песчаную форму вручную: а) сущность процесса и области применения; б) примерный состав и свойства формовочных и стержневых смесей и процессы их приготовления; назначение модельного комплекта и опочной оснастки; последовательность изготовления литейной формы, заливки ее металлом, выбивки отливки, обрубки и очистки ее; в) эскизы литейной формы, модели и стержневого ящика.
- Опишите технологию изготовления поковок ковкой: а) сущность процесса и область применения ковки; влияние ковки на структуру и механические свойства металла; б) виды исходных заготовок для изготовления поковок и принцип их выбора; в) эскизы и основные операции, применяемый инструмент и оборудование.
ВАРИАНТ 2
- Опишите диаграмму состояния системы железо — углерод: а) чертеж диаграммы с указаниями на ней структурных составляющих железоуглеродистых сплавов; б) характеристика основных структурных составляющих железоуглеродистых сплавов; в) характеристика сплавов железа с углеродом и их основные свойства.
- Опишите технологию изготовления мелких отливок из черносердечного ковкого чугуна в песчаных литейных формах, изготовленных машинной формовкой: а) сущность процесса и область применения способа литья; б) примерный химический состав чугуна, приготовление расплава, заливка форм металлом, затвердевание отливки, выбивка, очистка и обрубка литья; примерный график отжига отливок со структурой белого чугуна на структуру черносердечного ковкого чугуна; в) эскизы литейной формы с указанием особенностей технологии (питающие бобышки и прибыли, фильтровальные сетки и т. п.), структура ковкого черносердечного чугуна.
- Опишите основные процессы прокатки металла: а) принципиальные схемы продольной и поперечно-винтовой прокатки, характер деформирования металла; б) сортамент проката; в) принципиальная схема и описание устройства прокатного стана, классификация прокатных станов, эскиз прокатных валков и технологическая схема получения сортового проката квадратного профиля.
ВАРИАНТЗ
- Изложите основные способы испытания металлов на растяжение и удар: а) эскизы образцов и схема испытаний на растяжение и удар;
б) диаграмма растяжения малоуглеродистых сталей; в) основные показатели механических свойств.
- Опишите технологию изготовления мелких стальных отливок литьем по выплавляемым моделям: а) сущность процесса и область применения способа; б) примерный модельный состав для изготовления выплавляемых моделей и состав огнеупорного покрытия; последовательность изготовления выплавляемых моделей с указанием сборки их в блоки, нанесения огнеупорного покрытия, сушки, выплавления моделей, фиксации оболочек в литейной форме, прокаливания тонкостенной неразъемной оболочки, заливки металлом горячей литейной формы, затвердевания и охлаждения отливок, удаление керамики с поверхности отливок, отделение отливок от стояка, термической обработки, очистки и контроля отливок; в) эскизы литейной формы, подготовленной к заливке, выплавляемой модели, блока выплавляемых моделей с нанесенным огнеупорным покрытием и применяемого оборудования.
- Опишите технологию изготовления штампованной поковки на горизонтально-ковочной машине: а) сущность способа и эскизы характерных поковок, штампуемых на горизонтально-ковочной машине;
б) исходные заготовки и принцип их выбора; в) схемы переходов штамповки, их описание, эскизы матрицы и блока пуансонов, кинематическую схему горизонтально-ковочной машины.
ВАРНА НТ 4
- Опишите отжиг сталей: а) виды отжига и их назначение;
б) чертеж диаграммы состояния железо — углерод с указанием на ней зон нагрева стали при отжиге; в) превращения, протекающие в структуре стали 55 при полном отжиге.
2 Опишите технологию изготовления средних по массе отливок из высокопрочного чугуна в подсушенных песчаных литейных формах:
а) сущность процесса и области применения; б) приведите примерный состав формовочных и стержневых смесей, примерный химический состав чугуна, плавку чугуна и подготовку его к заливке, технологический процесс изготовления отливки в подсушенной песчаной литейной форме; р) эскизы литейной формы с указанием особенностей технологии (питающие бобышки, фильтровальные сетки и т. п.), структура высокопрочного чугуна и применяемое оборудование.
- Опишите технологию изготовления штампованной поковки на молотах и прессах: а) сущность процесса и основные способы горячей объемной штамповки, области применения; б) схемы штамповки детали типа кольца или ролика в открытых и закрытых штампах, исходные заготовки и требования к ним; в) эскизы и описание технологических операций получения заготовки, штамповки и отделочных операций для типовой штампованной поковки, применяемое технологическое оборудование.
ВАРИАНТ 5
- Опишите процесс закалки углеродистых сталей: а) назначение и виды закалки; б) чертеж диаграммы состояния железо — углерод с указанием на ней зоны нагрева стали при закалке; в) характеристика микроструктуры и механических свойств стали при закалке деталей с различной скоростью охлаждения.
- Опишите технологию изготовления крупных стальных отливок в сухих песчаных литейных формах: а) сущность процесса и области применения; б) примерный состав формовочных и стержневых смесей и химический состав литейной стали; в) последовательность изготовления крупных литейных форм и применяемое оборудование и оснастку, а также последовательность технологического процесса изготовления отливок; г) эскизы литейной формы, литейной оснастки и применяемого оборудования.
- Опишите технологию изготовления деталей, получаемых холодной объемной штамповкой: а) сущность процесса, преимущества и недостатки, области применения; схемы и краткое описание основных разновидностей холодной объемной штамповки (выдавливания, высадки, формовки), материалы исходных заготовок и требования к ним; в) основные технологические операции в порядке их выполнения, оборудование для холодной объемной штамповки.
В А РИА НТВ
- Опишите процесс отпуска углеродистых сталей: а) назначение и виды отпуска; б) чертеж диаграммы состояния железо — углерод с указанием на ней зон нагрева стали при отпуске; в) процессы, протекающие в микроструктуре, и изменение механических свойств закалённых сталей при отпуске.
- Опишите технологии изготовления отливок из литейных бронз литьем по выплавляемым моделям и в оболочковые формы: а) сущность процесса и области применения; б) примерный состав формовочных и стержневых смесей и химический состав литейной бронзы; в) последовательность изготовления оболочковой формы и оболочковых стержней по горячим стержневым ящикам, а также сборка оболочковой формы, заливка ее металлом, выбивка и очистка; особенности технологии изготовления литейной формы; г) эскизы оболочковой формы и оболочковых стержней и применяемой литейной оснастки и оборудования.
- Изложите физико-механические основы обработки металлов давлением: а) упругая и пластическая деформация металлов с точки
зрения их кристаллического строения; б) влияние пластической деформации на структуру и свойства металла; в) пластичность и сопротивление деформированию, влияние на них условий протекания деформации.
ВАРИАНТ7
- Опишите процесс нормализации углеродистых сталей: а) назначение нормализации; б) чертеж диаграммы состояния железо — углерод с указанием на ней границы нагрева стали при нормализации; в) характеристика микроструктуры и механических свойств сталей после нормализации.
- Опишите технологию изготовления отливок из алюминиевых литейных сплавов литьем в кокиль: а) сущность процесса и области применения; б) последовательность подготовки кокиля к заливке и изготовления отливок литьем в кокиль, а также применяемые оснастка и оборудование; примерный состав теплоизоляционных покрытий, особенности плавки силуминов и подготовки расплава к заливке.
- Опишите процессы обработки металлов прессованием и волочением: а) сущность процессов прессования и волочения, схемы прямого прессования сплошных и полых профилей, схемы волочения прутков и труб, краткое описание процессов; б) сортамент профилей, получаемых прессованием и волочением, области применения процессов; в) последовательность технологических операций при прессовании и волочении, исходные заготовки, применяемое оборудование.
ВАРИАНТ8
- Вычертите диаграмму состояния железо — углерод и юпишите структурные превращения чугуна с содержанием углерода 3,5% при охлаждении его от жидкого состояния до 20° С. Приведите схему структуры этого чугуна при температуре 20° С; назовите и охарактеризуйте его структурные составляющие.
- Опишите технологию изготовления отливок из магниевых сплавов литьем под давлением: а) сущность процесса и области применения;
б) расплавление металла и подготовка расплава к заливке; подготовка пресс-формы к заливке и последовательность изготовления отливки на поршневых машинах литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования; в) эскизы последовательности изготовления отливки и применяемого оборудования и оснастки.
- Опишите процесс нагрева металлов перед обработкой давлением: а) назначение нагрева перед обработкой давлением; б) интервал температур нагрева углеродистых сталей (укажите его на диаграмме состояния железо— углерод), требования, предъявляемые к нагреву, и возможные дефекты при нагреве; в) способы нагрева, классификация нагревательны* устройств и их эскизы. *
ВАР ИАН T9
- Опишите процесс цементации стали: а) назначение и виды цементации; б) марки цементируемых сталей и физико-химические процессы, протекающие при цементации; в) режимы и схемы процесса цементации, виды и назначение термической обработки после цементации.
- Опишите технологию изготовления водопроводных труб из серого чугуна центробежным литьем: а) сущность процесса и области применения; б) устройство центробежной машины с горизонтальной осью вращения, последовательность изготовления отливок с указанием их термической обработки; в) эскизы заливки металлом центробежной машины с горизонтальной осью вращения.
- Опишите технологию изготовления деталей листовой штамповкой:
а) сущность листовой штамповки и примеры получаемых ею деталей;
б) основные операции листовой штамповки (определения и эскизы), их технологические возможности; в) схема штампа и переходы штамповки какой-либо детали, применяемое оборудование.
ВАРИАНТ 10
- Опишите процесс азотирования стали: а) назначение и виды азотирования; б) марки азотируемых сталей и физико-химические процессы, протекающие при азотировании; в) режимы и схемы процесса азотирования, виды и назначение термической обработки деталей перед азотированием.
- Опишите технологию изготовления крупных отливок из алюминиевых литейных сплавов с заливкой их в автоклавах: а) сущность процесса и области применения; б)* расплавление металла и подготовка расплава к заливке, особенность технологии изготовления формы и особенность заливки формы жидким металлом и затвердевания отливки в автоклаве;
в) эскизы заливки литейной формы в автоклаве, применяемой оснастки и оборудования.
- Опишите производство труб методом прокатки: а) принципиальные схемы прокатки бесшовных и сварных труб, вид исходных Заготовок и их материал; б) сортамент бесшовных и сварных труб, области их применения; в) технологические операции изготовления труб в их последовательности, применяемое оборудование.
ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ И
ВАРИАНТ 1
- Опишите метод соединения заготовок пайкой: а) физическая сущность процесса, применяемые материалы и их свойства; б) способы и технология пайки; в) типы паяных соединений (эскизы), возможные дефекты и методы их обнаружения; г) преимущества и недостатки процесса пайки, области применения.
- Опишите технологию получения изделий из термореактивных пластмасс (пресс-порошков) методом компрессионного (прямого); прессования: а) виды пресс-порошков, их свойства и области, применения; б) схема и сущность прямого прессования; в) применяемые инструменты и оборудование; г) технологические режимы прессования пресс-порошков.
- Опишите сущность процесса резания и стружкообраЗования при обработке металлов резанием: а) схема процесса стружкообразования; б) виды стружек (эскизы) и условия их образования; в) силы резания, физическая сущность и влияние нароста, наклепа и смазочно-охлаждающих жидкостей на качество обработанных поверхностей.
В А РИАНТ2
- Опишите методы термической резки металлов: а) способы резки,
их сущность, преимущества и недостатки, области применения; б) схема газокислородной резки; в) используемые инструменты и оборудование;
г) технология резки, возможные дефекты. ,*
- Опишите технологию получения изделий из термопластичных пластмасс методом литьевого прессования: а) виды термопластичных пластмасс, их состав, свойства, области применения; б) схема и сущность литьевого прессования; в) применяемые инструменты и оборудование;
ё$
г) технологический режим литьевого прессования термопластичных пластмасс.
- Опишите сущность технологического метода обработки поверхностей фрезерованием: а) схемы и сущность основных способов фрезерования, б) элементы режима резания при фрезеровании; скорость резания, подача, глубина резания и т. д.; в) режущий инструмент (эскиз), элементы и геометрия цилиндрической фрезы, материалы для изготовления фрез; г) технологические возможности метода и области применения.
ВАРИАНТЗ
- Опишите технологические особенности сварки сталей и чугунов: а) факторы, определяющие свариваемость; б) способы и особенности технологии сварки углеродистых и легированных сталей; в) способы и особенности технологии сварки чугуна.
- Опишите технологию получения изделий из термопластичных пластмасс методом литья под давлением: а) виды термопластичных пластмасс, их состав, свойства и области применения; б) схема и сущность литья под давлением; в) применяемые инструменты и оборудование; г) технологический режим литья под давлением термопластичных пластмасс.
- Опишите сущность технологического метода обработки поверхностей сверлением: а) схема и сущность процесса сверления; б) элементы режима резания при сверлении (скорость резания, подачу, глубину резания); в) режущий инструмент (эскизы), элементы и геометрия сверла; материалы для изготовления сверл; г) технологические возможности метода и области применения.
ВАРИАНТ 4
- Опишите способ автоматической дуговой сварки под флюсом:
а) схема и сущность способа; б) применяемые материалы, инструмент и оборудование; в) технология сварки, возможные дефекты и методы контроля качества сварных соединений; г) преимущества и недостатки способа, области рационального применения.
- Опишите технологию получения профилированных изделий из
резины методом экструзии (выдавливания): а) виды резины, их свойства и области применения; б) схема и сущность процесса экструзии;
в) применяемые инструменты и оборудование; г) технологические режимы процесса экструзии реpины. _
- Опишите сущность технологического метода обработки поверхнос'- тей шлифованием: а) схемы и сущность основных методов шлифования;
б) элементы режима резания при шлифовании; скорость резания, подача резания и т. д.; в) режущий инструмент (эскизы), характеристика абразивного материала; г) технологические возможности метода и области применения.
ВАРНА Н Т 5
- Опишите способ получения неразъемных соединений ручной электродуговой сваркой: а) схема и сущность способа; б) используемые материалы, инструмент и оборудование; в) технология ручной дуговой сварки, возможные дефекты и методы контроля качества сварных соединений; г) преимущества и недостатки способа, область рационального применения.
- Опишите технологию получения изделий из листовых пластмасс методом штамповки: а) виды листовых пластмасс, их свойства, состав,
области применения; б) схемы и сущность основных методов штамповки пластмасс; в) применяемые материалы, инструменты и оборудование; г) технологические режимы процесса штамповки пластмасс.
- Опишите сущность технического метода обработки поверхностей точением: а) схемы и сущность процессов точения; б) элементы режимов резания при точении: скорость резания, подача, глубина резания и т. д.;
в) режущий инструмент (эскизы), элементы и геометрия токарного прямого проходного резца, материалы для изготовления резцов; г) технологические возможности метода и области применения.
ВАРИАНТ 6
- Опишите способы получения неразъемного соединения контактной сваркой: а) схемы основных способов контактной сварки и необходимые к ним пояснения; б) используемые инструмент и оборудование; в) технология контактной сварки, возможные дефекты и методы контроля сварных соединений; г) преимущества и недостатки способов, области рационального применения.
- Опишите технологию сварки термопластичных пластмасс: а) виды термопластичных пластмасс, их состав, свойства и области применения; б) схемы и сущность основных видов сварки пластмасс;
в) применяемые материалы, инструменты и оборудование; г) технологические режимы сварки пластмасс.
- Опишите электроэрозионные способы обработки металлов:
а) схемы и сущность основных электроэрозионных способов обработки;
б) применяемые инструменты и оборудование; в) технологические возможности этих способов и области их применения.
В А Р И А Н Т 7
- Опишите способ получения неразъемных соединений электро- шлаковой сваркой: а) схема и сущность электрошлаковой сварки; б) применяемые материалы, инструмент и оборудование; в) технология сварки, возможные дефекты и методы контроля сварных соединений;
г) преимущества и недостатки способа, область рационального применения.
- Опишите технологию обработки пластмасс резанием: а) виды пластмасс, их состав, свойства и области применения; б) основные методы обработки пластмасс резанием, их сущность; в) применяемые инструменты и оборудование; г) особенности технологического режима резания пластмасс.-
- Опишите электрохимические способы обработки металлов:
а) схемы и сущность основных электрохимических способов обработки;
б) характеристика применяемого инструмента, оборудование и режимы обработки; в) технологические возможности способов, области примет нения.
В А Р И АН Т 8
- Опишите технологические особенности сварки цветных металлов и их сплавов: а) факторы, определяющие свариваемость; б) способы и особенности технологии сварки медных, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов.
- Опишите технологию получения металлокерамических 'изделий:
а) виды металлокерамических материалов, их состав, свойства и области применения; б) схемы и сущность основных способов получения металло- керамическйх изделйй; в) применяемые инструменты и Оборудование;
г) технологический режим процесса получения металлокерамическйх изделий. ■ ,-т.
- Опишите лучевые (светолучевые и электронно-лучевые) способы обработки материалов: а) схемы и сущность лучевых способов обработки; б) характеристика применяемого инструмента, оборудования и ре жима обработки; в) технологические возможности способов, их применение.
ВАРИАНТ 9
- Опишите способ электродуговой сварки в среде защитных газов: а) разъясните схему и перечислите основные разновидности сварки в среде защитных газов; б) используемые материалы, инструмент и оборудование; в) технология сварки, возможные дефекты и методы контроля сварных соединений; г) преимущества и недостатки способа, области рационального применения.
- Опишите технологию получения изделий из слоистых пластиков.
а) виды слоистых пластиков, их химический состав, свойства и области применения; б) схемы и сущность основных способов получения изделий из стеклопластиков; в) применяемые материалы и оборудование;
г) технологический режим получения изделий из стеклопластиков.
- Опишите сущность технологического способа обработки поверх ностей протягиванием: а) схема и сущность процесса протягивания,
б) элементы режима резания; в) применяемый инструмент (эскизы) элементы и геометрия круглой протяжки, материалы для изготовления протяжек; г) технологические возможности метода и области применения.
В А Р И А НТ 10
- Опишите способ получения неразъемных соединений газовой; сваркой: а) схема поста газовой сварки и ее сущность; б) применяемые материалы, инструменты и оборудование; в) технология газовой сварки, возможные дефекты и методы контроля сварных соединений, г) преимущества и недостатки способа, область рационального применения.
- Опишите технологию получения изделий из термореактивных пластмасс (волокнитов): а) виды волокнитов, их состав, свойства и области применения; б) схемы и сущность основных способов получения изделий из волокнитов; в) применяемые материалы, инструмент, и оборудование; г); технологические режимы процессов получения изделий из волокнитов.
- Опишите сущность технологического метода обработки поверх ностей растачиванием: а) схема и сущность процесса растачивания; б) элементы режима резания (скорость резания, подача, глубина резания и т. д.); в) режущий инструмент (эскизы), элементы и геометрия расточного резца, материалы для изготовления резцов; г) тех полог и чес кие возможности процессов и области применения.
ЛИТЕРАТУРА
1 Жадан В. Т., Гринберг Б. Г., Никонов В. Я. Технология металлов и других конструкционных материалов. М., 1977.
- Технология конструкционных материалов: Учебник для ву
зов / Под ред; А. М. Дальского. М., 1977
- Лахтин Ю. Мм Леонтьева В. В. Материаловедение Учебник для вузов, 1980.
