Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Технологические свойства металлов и с
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Другое

Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Технологические свойства металлов и с

библиотека
материалов

Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Технологические свойства металлов и сплавов. Технологические пробы.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Современная система образования готовит обучающихся, в основном, к исполнительской деятельности и развивает преимущественно их исполнительские способности. Но нарастающая потребность общества в развитии творческих способностей людей все более и более ощутима. В современных условиях обучение, опираясь на достигнутый уровень развития, должно опережать его, стимулировать, вести за собой, поэтому процесс овладения знаниями необходимо организовывать так, чтобы вносить новые элементы, формировать новые отношения, обеспечивая тем самым развитие. Обучение, идущее впереди развития, ориентировано на развитие обучающегося.

Фундаментом, на котором базируется развивающее обучение, является опережающее обучение. Опережающее обучение – вид обучения, при котором краткие основы темы даются преподавателем до того, как начнется изучение её по программе. Краткие основы могут даваться как тезисы при рассмотрении смежной тематики, так и представлять собой ненавязчивые упоминания, примеры, ассоциации. Опережающее обучение эффективно при изучении темы, трудной для восприятия.

В процессе опережающего обучения я использую следующие приемы :

- Комментируемое управление, как возможность налаживания обратной связи «обучающий – обучаемый», экономии времени на занятии, воспитания самостоятельности, внимания, умения сосредотачиваться.

- Опоры: большие опоры - схемы, малые опоры - карточки.

Схема- опора мысли обучающегося, опора его практической деятельности, связующее звено между преподавателем и обучающимся.

Опорные схемы - это оформленные в виде чертежа, рисунка, выводы, которые рождаются в момент объяснения. Они позволяют включить каждого обучающегося в активную деятельность на всех занятиях; довести представления по изучаемой теме до формирования понятий, устойчивых навыков.

Согласно методу «опережающего обучения», вся эффективная организация обучения направлена на активизацию, развитие мыслительной деятельности обучающегося, формирование способности самостоятельно добывать знания в сотрудничестве с другими обучающимися, то есть саморазвиваться.

В данной методической разработке представлен опыт использования технологии построения учебного процесса на опережающей основе.


Тема: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Технологические свойства металлов и сплавов. Технологические пробы.

Цели занятия:

Образовательная: Обеспечить усвоение основных понятий: пластическая вязкость, ударная вязкость, твердость, усталость. Показать особенности определения механических свойств материалов используя методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Содействовать углублению знаний обучающихся о технологических свойствах металлов и сплавов. Содействовать формированию понятий о технологических пробах. Помочь овладению практическими приемами анализа документов. Обучать умению осуществлять планомерный поиск ответов на поставленные вопросы.

Развивающая: Развитие познавательной активности, памяти, внимания, логического мышления, грамотной речи. Формирование навыков самостоятельной работы, навыков само- и взаимооценки, навыков работы в команде.

Воспитательная:

Содействовать трудовому воспитанию обучающихся. Способствовать стремлению получать новые знания, которые будут полезны при дальнейшем обучении. Воспитание устойчивого интереса к изучению предмета, ответственного и серьезного отношения к групповой деятельности.

Методическая цель: внедрение инновационных технологий обучения (применение технологии построения учебного процесса на опережающей основе).

Технология: применение технологии построения учебного процесса на опережающей основе.

Цель данной технологии: эффективная подготовка обучающихся к восприятию нового материала, повышающая мотивацию учения, обеспечивающая эффективное управление и организацию учебного процесса.

Методы и приемы обучения: работа в малых группах, проектная деятельность, объяснительно- иллюстративный метод.

Формируемые компетенции:

Учебно- познавательные:

  • Умение ставить познавательные задачи, цели;

  • Анализировать, находить причины явлений, обозначать свою позицию по отношению к изучаемой проблеме;

  • Формулировать выводы;

  • Умение использовать имеющиеся знания по обществознанию в стандартных и нестандартных ситуациях;

  • Умение планировать учебную деятельность с целью достижения прогнозируемого результата;

  • Осуществление анализа собственной деятельности, способность к самооценке, рефлексии;

Компетенции личностного самосовершенствования:

  • Формирование культуры мышления и поведения

  • Освоение различных видов деятельности в рамках саморазвития;

Информационные компетенции:

  • Овладение навыками работы с учебным раздаточным материалом; различными источниками информации;

  • Умение ориентироваться в информационных потоках, уметь выделять в них главное, необходимое;

  • Владение навыками работы с персональным компьютером для решения учебных задач;

  • Самостоятельный поиск, извлечение, систематизация, анализ и представление различной информации согласно поставленной задаче.

Коммуникативные компетенции:

  • Навыки работы в группе;

  • Уважение иной точки зрения;

  • Умение ценить совместную работу;

  • Умение выступать перед аудиторией;

  • Умение аргументировано доказывать свою точку зрения;

  • Умение корректно вести учебный диалог.

Здоровьесберегающие компетенции:

  • Знать и уметь применять правила техники безопасности в учебной ситуации

Тип занятия: комбинированное.

Место проведения: учебная аудитория

Время: 90 минут

Дидактическая база занятия:

Презентация по теме.

Компьютер, мультимедийный проектор.

Индивидуальные карточки.

Видеофильмы: «ВЛК. Определение твердости металлов и сплавов», «Анализатор твердости», «Обработка металла давлением», «Испытание стального образца на сжатие», «Испытание чугунного образца на сжатие»

Межпредметные связи:

Физика

Химия

Информатика

Хронокарта занятия:

  1. Организационная часть – 5 мин.

  2. Контроль исходного уровня знаний – 20 мин.

  3. Изучение нового материала – 45 мин.

  4. Закрепление – 10 мин.

  5. Подведение итогов, рефлексия – 5 мин.

  6. Задание на дом – 5 мин.

Итого: 90 мин.

Ход занятия:

    1. Организационная часть:

Преподаватель:

1.Приветствует обучающихся

2.Обращает внимание на внешний вид обучающихся

3.Обращает внимание на санитарное состояние учебной аудитории.

4.Проверяет готовность обучающихся к занятию.

5.Отмечает отсутствующих (через доклад старосты).

2. Контроль исходного уровня. Тема: «Физические свойства металлов и сплавов. Механические свойства металлов. Виды деформаций»

1.Тест- эталонный контроль. (приложение 1)

2.Словарный диктант: удельный вес, плавкость, температура плавления, тепловое расширение, теплопроводность, электропроводность, электросопротивляемость, отражательная способность.

Фронтальный опрос.

  1. Какие свойства металлов называются механическими?

  2. На какие виды делятся механические свойства?

  3. Чем определяются физические свойства металлов?

  4. Что собой представляет тепловое расширение?

  5. Что называется плотностью и каковы ее виды?

  6. Как определяется предел прочности и текучести?

111. Изучение нового материала

1. Формирование целей и задач урока.

Преподаватель: В зависимости от назначения металлов и сплавов предъявляются различные требования к их свойствам. Так, например, для изготовления режущих инструментов требуются высокая твердость и прочность. Сегодня на уроке мы продолжим разговор о механических свойствах металлов.

-Какие учебные задачи нам предстоит решить, какие компетенции сформировать?

«Мозговой штурм» в течении 1 минуты определите для себя и заполните таблицу: что вы уже знаете, а что хотите узнать.

Знаю

Хочу узнать



-И что умеете, а чему хотите научиться?

Умею

Хочу научиться



- -Давайте познакомимся с компетенциями, которые нам необходимо сформировать. Откройте свои методички и выберите компетенции, которые мы можем сформировать на данном занятии.

Преподаватель: Наше занятие будет проходить в форме работы «малых групп». Мы уже с вами имели опыт работы в исследовательских группах. Еще раз напоминаю вам о том, что вы имеете право переходить из одной группы в другую. Поэтому прошу вас организоваться и представить сейчас нам ваших модераторов. Объяснение обязанностей модераторов группы(см. урок №2)

2. Сообщение темы: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса. Технологические свойства металлов и сплавов. Технологические пробы.

План:

1.Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость. Методы определения твердости: методы Бринеклля, Роквелла, Виккерса.

2.Технологические свойства металлов и сплавов. Технологические пробы

Преподаватель: На прошлом занятии вы получили задание подготовить проекты «Методы определения твердости»

1 группа: Метод Бринеклля

2 группа: метод Роквелла

3 группа: метод Виккерса

Анализ работы в подгруппах. Подгруппы представляют результаты самостоятельной деятельности. Остальные сравнивают, вносят дополнения, исправления.

Обсуждение результатов работы групп:

1.Результаты работы представляются следующим образом:

-руководитель первой группы зачитывает вопрос и представляет ответ, к которому пришли исследователи в течение отведенного для работы времени;

-следующая минута- обсуждение всеми участниками исследования выполненного задания;

В том же режиме работают 2-я и 3-я,4-я подгруппы.


1 вопрос: Пластическая, ударная вязкость, твердость, усталость.

Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.

Широкое распространение объясняется тем, что не требуются специальные образцы.

Это неразрушающий метод контроля. Основной метод оценки качества термической обработке изделия. О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости).

Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость.

Наибольшее распространение получили методы Бринелля, Роквелла, Виккерса и микротвердости. Схемы испытаний представлены на рис.

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image001.gif

Рис. Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу

 Твердость по Бринеллю ( ГОСТ 9012).

Реализующие метод Бринелля (метод измерения устанавливается стандартом ГОСТ 9012-59) приборы (например, изображённый на рисунке стационарный твердомер ТН600) используют для определения твёрдости мягких сплавов и цветных металлов, чугуна и незакалённых сталей – материалов, твёрдость которых не превышает 650 единиц.

Фотография твердомера TH 600Схема работы твердомера по методу Бринелля
Фотография и схема твердомера работающего по методу Бринелля.

Суть метода

В образец с определённой силой (так называемая испытательная нагрузка) вдавливается шарик из стали, твёрдого сплава или алмаза. Диаметр индентора определяется ГОСТ и составляет 2,5, 5или 10 мм.

По диаметру и глубине отпечатка (их измеряют, используя микроскоп) с помощью таблиц, приведённых в стандарте, определяется твёрдость вещества.

 Испытание проводят на твердомере Бринелля (рис. а). В качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром D 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия.

Нагрузка Р, в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически обработанной стали и чугуна – http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image002.gif, литой бронзы и латуни – http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image003.gif, алюминия и других очень мягких металлов – http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image004.gif.

Продолжительность выдержкиhttp://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image005.gif: для стали и чугуна – 10 с, для латуни и бронзы – 30 с.

Полученный отпечаток измеряется в двух направлениях при помощи лупы Бринелля.

Твердость определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F:

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image006.gifhttp://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image007.gifhttp://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image008.gif

Стандартными условиями являются D = 10 мм; Р = 3000 кгс; http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image009.gif= 10 с. В этом случае твердость по Бринеллю обозначается НВ 250, в других случаях указываются условия: НВ D / P / http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image010.gif, НВ 5/ 250 /30 – 80.

 Метод Роквелла ГОСТ 9013.

Устройства, реализующие метод Роквелла (один из таких приборов изображен на рисунке), предназначены для определения твёрдости легированных и углеродистых сталей, конструкционных пластмасс, цветных металлов. Исходя из ГОСТ 9013-59, устанавливающего описываемый метод измерения, шероховатость исследуемого объекта не должна превышать 2,5 мкм.

фотография твердомера роквеллаСхема работы твердомера по методу Роквеллу
Фотография и схема твердомера работающего по методу Роквелла.

Суть метода

Твердосплавный (стальной) шарик или скруглённый алмазный конус внедряется в образец двумя последовательными усилиями. В ГОСТ параметры испытаний (размеры индентора и схемы приложения нагрузки оговариваются детальнее). После снятия испытательной нагрузки определяется глубина внедрения индентора, по ней – твёрдость образца.

Основан на вдавливании в поверхность наконечника под определенной нагрузкой (рис. 7.1 б)

Индентор для мягких материалов (до НВ 230) – стальной шарик диаметром 1/16” (http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image011.gif1,6 мм), для более твердых материалов – конус алмазный.

Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image012.gif(10 ктс) для плотного соприкосновения наконечника с образцом. Затем прикладывается основная нагрузка Р1, втечение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р. После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкойhttp://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image013.gif.

В зависимости от природы материала используют три шкалы твердости

Таблица Шкалы для определения твердости по Роквеллу

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image014.gif

 Метод Виккерса.

Для определения твёрдости цветных и чёрных металлов, сплавов и образцов, покрытых цементированным, азотированным или другим слоем поверхностного упрочнения, используют твердомеры, реализующие метод измерения по Виккерсу. Один из таких приборов изображен на рисунке.

Фотография твердомера викерсаСхема работы твердомера по методу Виккерса
Фотография и схема твердомера.

Суть метода

Порядок испытаний для определения твёрдости по Виккерсу определяется ГОСТ 2999-75.

Индентор, в роли которого выступает усеченная четырёхгранная алмазная пирамида, вдавливается в образец (нагрузка плавно возрастает и поддерживается в течение некоторого времени). После снятия нагрузки на образце остаётся отпечаток, имеющий форму квадрата, по длине диагоналей которого можно судить о твёрдости образца.

Твердость определяется по величине отпечатка (рис. в).

В качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида.с углом при вершине 136o.

Твердость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки P к площади поверхности отпечатка F:

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image015.gif

Нагрузка Р составляет 5…100 кгс. Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе.

Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонкие изделия, поверхностные слои.Высокая точность и чувствительность метода.

Способ микротвердости – для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра).

Аналогичен способу Виккерса. Индентор – пирамида меньших размеров, нагрузки при вдавливании Р составляют 5…500 гс

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image016.gif

 Метод царапания. Алмазным конусом, пирамидой или шариком наносится царапина, которая является мерой. При нанесении царапин на другие материалы и сравнении их с мерой судят о твердости материала.

Можно нанести царапину шириной 10 мм под действием определенной нагрузки. Наблюдают за величиной нагрузки, которая дает эту ширину.

 Динамический метод (по Шору). Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.

В результате проведения динамических испытаний на ударный изгиб специальных образцов с надрезом (ГОСТ 9454) оценивается вязкость материалов и устанавливается их склонность к переходу из вязкого состояния в хрупкое.

Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию внешних сил за счет пластической деформации.

Является энергетической характеристикой материала, выражается в единицах работы Вязкость металлов и сплавов определяется их химическим составом, термической обработкой и другими внутренними факторами.

Также вязкость зависит от условий, в которых работает металл (температуры, скорости нагружения, наличия концентраторов напряжения).

 Испытания на усталость.

Видеофильм «Усталость материалов».

Процесс заключается в том, что под действием большого числа циклов переменных нагрузок в наиболее нагруженном или наиболее ослабленном месте металла зарождается, а затем растет трещина, а площадь сплошного металла постепенно уменьшается. Наступает момент, когда оставшаяся неповрежденная часть сечения уже не может выдержать приложенной нагрузки т.к. приложенное напряжение превысил предел прочности., поэтому происходит разрушение металла. Свойство металла противостоять усталости называется выносливостью. Наибольшее напряжение, которое выдерживает металл без разрушения при повторении заранее заданного числа циклов, называется пределом выносливости.

Процесс усталости состоит из трех этапов, соответствующие этим этапам зоны в изломе показаны на рис.

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image022.gif

1 – образование трещины в наиболее нагруженной части сечения, которая подвергалась микродеформациям и получила максимальное упрочнение

2 – постепенное распространение трецины, гладкая притертая поверхность

3 – окончательное разрушение, зона “долома“, живое сечение уменьшается, а истинное напряжение увеличивается, пока не происходит разрушение хрупкое или вязкое

 Характеристики усталостной прочности определяются при циклических испытаниях “изгиб при вращении“. Схема представлена на рис.

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image023.gif

Рис. Испытания на усталость (а), кривая усталости (б)

 Основные характеристики:

 Предел выносливпсти (http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image024.gif – при симметричном изменении нагрузки, http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image025.gif– при несимметричном изменении нагрузки) – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за произвольно большое число циклов нагружения N.

Ограниченный предел выносливости – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за определенное число циклов нагружения или время.

Живучесть – разность между числом циклов до полного разрушения и числом циклов до появления усталостной трещины.

Испытание на ползучесть. Ползучесть- это деформация материала во времени под действием постоянного напряжения. У металлов ползучесть наблюдается только при высоких температурах. При ползучести происходят два процесса: упрочение металла за счет наклепа и снятие упрочения под действием высоких температур. После снятия наклепа и понижения значений предела текучести деформация развивается вновь. Испытания на ползучесть выполняют на специальных установках при постоянной нагрузке. Образец устанавливают в захваты испытательной машины и помещают в печь.

Определение ударной вязкости. Для определения ударной вязкости используют стандартные образцы с надрезом V- образной формы, который служит концентратом напряжений. Образец устанавливают на маятниковом копре, так, чтобы удар маятника был нанесен по стороне образца, противоположной надрезу, раскрывая его. Ударная вязкость- это относительная работа разрушения, т.е. работа удара, отнесенная к площади поперечного сечения образца.

Способы оценки вязкости. Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению

Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров. Образец устанавливают на опорах копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника, который поднимают на определенную высоту.

http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image019.gif

Рис. Схема испытания на ударную вязкость: а – схема маятникового копра; б – стандартный образец с надрезом; в – виды концентраторов напряжений; г – зависимость вязкости от температуры

На разрушение образца затрачивается работа: http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image020.gif

где: Р – вес маятника, Н – высота подъема маятника до удара, h – высота подъема маятника после удара.

Характеристикой вязкости является ударная вязкость (ан), - удельная работа разрушения. http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image021.gif

где: F0 - площадь поперечного сечения в месте надреза.

ГОСТ 9454 – 78 ударную вязкость обозначает KCV. KCU. KCT. KC – символ ударной вязкости, третий символ показывает вид надреза: острый (V), с радиусом закругления (U), трещина (Т) (рис. в)

Серийные испытания для оценки склонности металла к хладоломкости и определения критических порогов хладоломкости.

Испытывают серию образцов при различных температурах и строят кривые ударная вязкость – температура ( ан – Т) (рис. г), определяя пороги хладоломкости.

Порог хладоломкости - температурный интервал изменения характера разрушения, является важным параметром конструкционной прочности. Чем ниже порог хладоломкости, тем менее чувствителен металл к концентраторам напряжений (резкие переходы, отверстия, риски), к скорости деформации.

Влияние температуры. С повышением температуры вязкость увеличивается (см. рис. ).

Предел текучести Sт существенно изменяется с изменением температуры, а сопротивление отрыву Sот не зависит от температуры. При температуре выше Тв предел текучести меньще сопротивления отрыву. При нагружении сначала имеет место пластическое деформирование, а потом – разрушение. Металл находится в вязком состоянии.

При температуре ниже Тн сопротивление отрыву меньше предела текучести. В этом случае металл разрушается без предварительной деформации, то есть находится в хрупком состоянии. Переход из вязкого состояния в хрупкое осуществляется в интервале температур http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image017.gif

Хладоломкостью называется склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры.

Хладоломкими являются железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемноцентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку.


http://elib.ispu.ru/library/lessons/tretjakova/7_files/image018.gif

Рис. Влияние температуры на пластичное и хрупкое состояние

  Оценка вязкости по виду излома.

 При вязком состоянии металла в изломе более 90 % волокон, за верхний порог хладоломкости Тв принимается температура, обеспечивающая такое состояние. При хрупком состоянии металла в изломе 10 % волокон, за нижний порог хладоломкости Тн принимается температура, обеспечивающая такое состояние. В технике за порог хладоломкости принимают температуру, при которой в изломе 50 % вязкой составляющей. Причем эта температура должна быть ниже температуры эксплуатации изделий не менее чем на 40oС.

Видеофильмы «Испытание статической трещиностойкости стали», «Универсальный прибор для испытания материалов», «Методы испытания материалов на прочность»


2вопрос.Технологические свойства металлов и сплавов. Технологические пробы.

Преподаватель: Под технологическими свойствами металлов и сплавов понимают способность металла подвергаться различным видам обработки.

Основные технологические процессы, применяемые при изготовлении деталей: литье, обработка давлением, обработка резанием, сварка.

Под технологичностью понимают легкость проведения технологических операций. Низкая технологичность может быть причиной брака или вызывает снижение производительности обработки.

Технологичность в процессе литья оценивается жидкотекучестью материала и усадкой.

Жидкотекучесть характеризует способность материала заполнять литейную форму. Представьте себе трубку, в которую заливают жидкий металл. По мере прохождения по этой трубке металл остывает, и его перемещение прекращается, когда он затвердевает. Таким образом жидкотекучесть лучше у того металла, который имеет более низкие температуры кристаллизации (плавления). Жидкотекучесть выражается в миллиметрах длины отлитого прутка.

Обрабатываемость давлением( прокат, ковка) зависит от пластичности металла. Пластичность определяется металлическим, гибким и ненаправленным типом связи. Высокая пластичность присуща однофазным сплавам. Ковкость металла — способность воспринимать пластическую деформацию в процессе изменения формы (без появления признаков разрушения) при гибке, ковке, штамповке, прокатке и прессовании. Ковкостью обладают металлы как в горячем, так и в холодном состоянии. Способность металлов воспринимать деформацию зависит от их химических, механических свойств, скорости деформации, температуры и величины обжатия на каждом переходе. Известно, что стали с небольшим содержанием углерода и легированные никелем и марганцем деформируются лучше, чем высоколегированные, хромоникелевые, высокоуглеродистые, жаростойкие, быстрорежущие и другие. Точно так же материалы с высокими показателями удлинения, сужения и ударной вязкости обладают большой способностью к восприятию деформации.

Деформируемость металлов определяется при технологических испытаниях. Некоторые методы технологических испытаний на деформируемость материалов (технологические пробы) стандартизованы.

Технологическими пробами называют испытания материала с целью выявления пригодности его к тому или иному виду обработки.

Технологические пробы весьма разнообразны. Они служат лишь для качественной или сравнительной оценки металла.

Обычно проведение технологической пробы оговаривается техническими условиями. Как правило, размеры образцов и условия испытания должны быть строго одинаковыми, лишь в этом случае результаты могут сравниваться.

В качестве показателей пригодности металла для каждого вида пробы выбираются свои характеристики. Такими характеристиками могут служить угол загиба, степень обжатия, число перегибов проволоки до возникновения первых признаков разрушения, степень высадки и т.д.

В качестве примеров приведем следующие технологические пробы:

Проба на загиб в холодном и нагретом состоянии

Схематически она показана на рисунке:

технологическая проба на загиб

Загиб может производиться до определенного угла, либо до параллельности сторон, либо до соприкосновения сторон. Металл, выдерживающий пробу, не должен иметь трещин.

Такая проба определяет способность металла принимать заданный по размерам и форме загиб.

Испытание на загиб сварных швов

технологическая проба сварных швов

Испытание на загиб сварных швов определяет качество сварного шва. Испытание производят до появления первых трещин. Угол загиба характеризует качество сварки. Чем больше угол, тем сварка более качественная.

Проба на осадку в холодном состоянии

проба на загиб трубы

Проба на осадку в холодном состоянии позволяет определять способность металла к заданной по размерам и форме деформации сжатия.

Образец считается выдержавшим пробу, если при осадке до заданной высоты h в нем не появились трещины или изломы.

Проба на загиб трубы в холодном и горячем состоянии

проба на загиб трубы в холодном и горячем состоянии

Проба на загиб трубы в холодном и горячем состоянии выявляет способность металла трубы принимать заданный по размерам и форме загиб. Испытание состоит в загибе заполненного сухим песком или канифолью отрезка трубы на 90" вокруг оправки.

После загиба труба не должна иметь:

    • трещин,

    • волосовин,

    • надрывов,

    • расслоений.

проба на перегиб проволоки

Проба на перегиб проволоки производится с целью выявления способности проволоки выдерживать повторный загиб.

Число перегибов до разрушения свидетельствует о способности металла выдерживать многократные перегибы.

Проба на навивание проволоки

проба на навивание проволоки

Испытание на скручивание проводят для проволоки диаметром до 10 мм. Создают определенное натяжение проволоки, скручивание проводят с равномерной скоростью до разрушения. Показателем пластичности является количество скручиваний( полных оборотов на 360 градусов).

Механические свойства металлов и сплавов

Испытание на вытяжку сферической лунки (метод Эриксена) проводят на листе и ленте 0,1- 2,0 мм для выяснения способности материала к холодной штамповке. Испытание заключается в вытяжке сферической лунки в образце, зажатом по контуру между матрицей и прижимным кольцом, путем вдавливания пуансона соответствующей формы. Испытание прекращается при появлении мелких трещин на стороне противоположной вдавливанию, которые обнаруживаются при помощи зеркала.

Обрабатываемость резанием- это комплексная характеристика материала, которая оценивается рядом показателей:

  • произвольностью обработки- критерием является скорость резания, при которой достигается заранее заданная стойкость инструмента.

  • качеством обработанной поверхности (шероховатость обработанной поверхности определяют на специальных приборах- профилометрах и профилографах. Шероховатость зависит от твердости материала- более высокая твердость обеспечивает меньшую шероховатость т.е. лучшее качество поверхности);

  • видом стружки. Лучшей обрабатываемостью по виду стружки обладают материалы с элементной, сыпучей, а не сплошной сливной стружкой. Сыпучая стружка образуется, если в структуре присутствует фаза, обладающая малой прочностью ( например, графит в чугуне). Такая стружка легко удаляется из зоны резания;

Свариваемость металлов включает в себя физическую и технологическую свариваемость.

Физическая свариваемость- это свойство металла образовывать монолитные соединения. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд неметаллов.

По технологической свариваемости оценивают поведение металла в процессе сварки, она характеризуется склонностью металла к окислению при сварочном нагреве, а также к склонности образования горячих и холодных трещин.

Склонность к окислению определяется химическими свойствами металла. Чем выше химическая активность металла, тем больше его склонность к окислению, следовательно , необходима большая тщательность при сварке. К наиболее активным металлам относится титан, вольфрам, молибден и цветные металлы( алюминий, магний, медь). Сварка должна выполняться в вакууме, среди инертных газов или с использованием специальных покрытий или флюсов. При сварке этих металлов необходимо защищать не только расплавленный металл, но и остывший шов, а также прилегающий к сварочной ванне основной металл, нагретый до высоких температур.

Склонность к образованию горячих трещин- возникновение трещин в процессе кристаллизации т.е. во время существования твердой и жидкой фаз, а также при высоких температурах в твердом состоянии. При высоких температурах прочность материала понижена, поэтому он может разрушаться вследствие воздействия напряжений, возникающих при усадке шва и уменьшении объема металла при охлаждении. Горячие трещины могут возникать как в самом шве, так и в околошовной зоне.

Для оценки материала на склонность к образованию горячих трещин выполняют два основных вида испытаний: сварку технологических проб и машинные способы испытаний. В первом случае сваривают образец заданной жесткости, для чего используют тавровые и кольцевые пробы. При этом в шве не должны образовываться трещины. При испытании машинным способом растягивают или образец в процессе сварки.

Видеофильмы «Обработка металла давлением. Вытяжка металла», «Обработка металлов давлением(прокатка)», «испытание стального образца на сжатие», «испытание чугунного образца на сжатие»

IV . Закрепление нового материала.

1. Задание. Какие технологические свойства металлов и сплавов отражены на рис.? Запишите их.

hello_html_10700d83.pnghello_html_359d22e4.jpghello_html_3d239a4d.jpg


2.Фронтальный опрос:

1. Какие основные механические свойства металлов и сплавов?
2. Какие характерные участки имеет диаграмма растяжения?
3. Как определяется предел прочности и текучести?

4. С какой целью определяют механические свойства металлов?

5. Перечислите методы испытаний металлов и сплавов на твердость.


У. Подведение итогов:
Преподаватель:

1.Отмечает, все ли обучающиеся в равной степени справились с заданием.

2.Анализирует работу обучающихся

3.Определяет степень достижения целей, задач занятия.

4.Останавливается на вопросах, которые надо доработать.

Самоанализ работы обучающихся:

Обучающимся предлагается рефлексивная карта, на основании которой они анализируют свою работу на уроке и выставляют себе отметку, вписывая в карту свою фамилию в соответствующей колонке.

- Какие знания вы приобрели сегодня на уроке? Какие компетенции формировали?( самостоятельно приобретали знания, изучая неадаптированные тексты по теме урока, анализировали их, трансформируя в схемы; работая в подгруппах, учились взаимодействовать друг с другом, оказывать помощь, вырабатывать собственную точку зрения).

-Что нового узнали для себя? Что вас озадачило, удивило, огорчило?

-Как вы оценили свою работу на уроке?

Заполнение рефлексивной карты обучающегося(см. урок №1)

Преподаватель оценивает обучающихся с мотивацией

У1.Домашнее задание.

1.А.М.Адаскин. Материаловедение (металлообработка): учеб. Пособие для нач. проф. Образования\-6-е изд., стер.- М.: издательский центр «Академия» стр.56- 64

2.Заполнить глоссарий терминов.



Автор
Дата добавления 24.03.2016
Раздел Другое
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров255
Номер материала ДВ-551024
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх