Разработка технологического процесса контроля твердости металлических изделий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 
НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ 
(ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Автомобильное отделение

Кафедра «Машиностроения»

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: «Технологические процессы в машиностроении»

Тема: «Разработка технологического процесса контроля твердости металлических изделий»

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.11211

Гардиханова В.Р.

Проверил: доцент

Харисов Л.Р.

 

 

Набережные Челны, 2014 г.

Содержание

                                                                                                                                                     Стр.

1. Введение                                                                                                      3
2. Основные термины и определения                                                         4-5
3. Общие сведения о твердости                                                                    6-8
4. Измерение твердости по методу Бринелля                                          9-10
1. Схема прибора для измерения твердости по методу Бринелля  11
2. Приложение№1                                                                                12
5. Измерение твердости по методу Роквелла                                           13-15
1. Схема прибора для измерения твердости по методу Роквелла  16
2. Приложениее№2                                                                              17
6. Чертежи                                                                                                    18-20
7. Практическая часть                                                                                    21
8. Заключение                                                                                                 22
9. Список литературы                                                                                    23

 

 

 

 

Введение

 

     В процессе изготовления металлических конструкций различного назначения и их эксплуатации важное значение имеет достоверная оценка твердости и механических свойств металла. Указанные характеристики являются основными для проведения расчетов на прочность и оценки качества металла как в исходном состоянии, так и после определенной наработки, которая может привести к их существенному изменению. В настоящее время методы контроля и диагностики механических свойств материалов, основанные на измерении твердости, являются наиболее простыми и доступными. Главное достоинство метода твердости заключается в возможности оперативной оценки механических характеристик металла готовых изделий, конструкций, деталей не выводя их из строя и не вырезая из них образцов. В связи с этим данный метод применяется практически во всех отраслях промышленности для контроля качества изделий в процессе производства и эксплуатации. При этом представляется очевидным, что эта операция должна сопровождать всю цепочку ее применения, включая входной контроль, контроль стабильности технологических процессов при изготовлении оборудования, оценку качества готовой продукции, диагностирование оборудования в процессе его эксплуатации для определения его остаточного ресурса, при ремонте оборудования и др. 

 

Основные термины и определения

Технологический процесс представляет собой совокупность различных операций, в результате выполнения которых изменяются размеры, форма, свойства предметов труда, выполняется соединение деталей в узлы и изделия, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Она является основным элементом производственного планирования и учета. На выполнение операций устанавливают нормы времени и расценки. По операциям определяют трудоемкость и себестоимость процесса, необходимое количество производственных рабочих и средств технологического оснащения.

ГОСТ 3.1109-82 определены основные элементы технологических операций. Название операции определяется наименованием оборудования (токарная операция, сварочная операция и т.д.)

Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. При выполнении перехода режимы работы иногда меняются без влияния рабочего, т.е. автоматически, например при выполнении перехода на станках с программным или с адаптивным управлением. (Например: обработать плоскость корпуса, сварить две детали встык и т.д.), Переходы могут выполняться путем удаления одного или нескольких слоев материала за один или несколько рабочих ходов.

Однократное перемещения инструмента относительно заготовки, что сопровождается изменением ее размеров, качества и свойств, является законченной частью технологического перехода и определяется как рабочий ход.

Однократное же перемещение инструмента относительно заготовки, необходимое для подготовки рабочего хода, представляет собой вспомогательный ход. (Например: подвести инструмент к детали, отвести инструмент)

Все действия рабочего, выполняемые им при выполнении технологического перехода, разделяются на отдельные приемы. Приемом называют законченную совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например: взять заготовку, подвести к патрону, установить заготовку, включить подачу и

Закрепление заготовок, смену инструмента и другие законченные части технологической операции, состоящие из действий человека и (или) оборудования и не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для технологического перехода, называют вспомогательными переходами.

Установить называется часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении заготовки или сборочной единицы. При одном учреждении заготовка может занимать разные позиции. Позиции - это фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой и сборочных единиц, что собирается вместе с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции.

Налаживанием называют подготовку технологического оборудования и технологической оснастки для выполнения технологической операции. К налаживанию относится установка приспособления на станке, установки на размер комплекта режущего инструмента и т.д. Совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса, называется средствами технологического оснащения.

Технологическое оборудование - это средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы заготовки или средства воздействия на них, а также технологическая оснастка (примерами технологического оборудования является литейные машины, прессы, металлорежущие станки, печи, гальванические ванны , испытательные стенды и т.п.).

В технологическое оснащение включаются средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса (режущий инструмент, штампы, приспособления, калибры, пресс-формы, модели, литейные формы и т.д.).

      Нормативно-техническая  документация – это комплекс  основополагающих требований, изложенных  в государственных отраслевых  стандартах (ГОСТы, ОСТы), технических  условиях (ТУ), инструкциях по безопасности  проведения работ (ИБ) и т.д.

 

 

Общие сведения о твердости

 

Под твёрдостью понимают способность материалов сопротивляться упругой деформации, пластической деформации и (или) разрушению в поверхностном слое. Измерение твердости является одним из широко распространенных видов механических испытаний металлов. Широкое применение этого вида испытаний обусловлено следующими его преимуществами:

• измерение твердости проводится, как правило, без разрушения изделия (образца) и, следовательно, может проводиться непосредственно на готовой детали. Габариты деталей при этом могут колебаться в очень широких пределах – от нескольких десятых и сотых долей миллиметра (часовые пружины) до нескольких метров (станины станков, валки прокатных станов);
• методики измерения твердости и подготовки испытуемых образцов сравнительно просты и оперативны; их легко освоить;
• приборы и оборудование для измерения твердости, как правило, проще, чем при других методах испытаний. Их можно установить в любой лаборатории или в соответствующем участке цеха;
• по полученному значению твердости можно сделать предварительные выводы о других механических свойствах металла (сплава), так как большинство свойств металлов и сплавов определяются одним и тем же показателем – его структурой;
• измерение твердости позволяет судить о наличии (или отсутствии) в деталях упрочненных поверхностей в результате различных видов термической обработки сплавов, связанной с изменением структуры по сечению детали.

      Применительно к приведённому выше определению твёрдости существует три способа её измерения, а именно:

1. способ упругого отскока.
2. способ вдавливания (внедрения).
3. способ царапания.

      В промышленности используется очень большое количество металлов и их сплавов с самыми разнообразными механическими свойствами.

      Это привело к тому, что в настоящее время существует около трех десятков методов испытания твердости, относящихся к перечисленным трём способам, причем каждый имеет вполне определенную область применения. Среди этого большого многообразия можно выделить несколько наиболее распространенных, методов основанных на одних и тех же принципах.

        В технической литературе твердость всегда обозначается буквой Н

(от англ. hardness – твердость). Следом за буквой Н всегда пишется одна или две буквы, обозначающие метод испытания твердости, например: НВ – твердость по Бринеллю; HRA, HRB, HRC – твердость по Роквеллу (по шкалам А, В и С); HV – твердость по Виккерсу; HSD – твердость по Шору; HP – твердость по Польди; Нµ – микро-твердость и т.д.

        Сущность некоторых методов испытания твердости металлов приведена ниже.

        Метод Виккерса (HV) заключается во внедрении в испытуемый металл алмазной пирамиды с углом при вершине между противоположными гранями 136°. Усилие вдавливания выбирается в зависимости от толщины и твердости образца и составляет от 1 до 100 кгс. Значение твердости получается делением приложенной к индентору нагрузки на площадь пирамидального отпечатка, которую определяют по диагонали отпечатка. Метод достаточно универсален, так как позволяет измерять, практически, твердость любого металла и сплава. Этим методом можно измерять твердость тонких пластин и слоев (до 6,05 мм). Метод требует очень тщательной подготовки поверхности – тонкого шлифования или полировки. Метод Виккерса нежелательно применять при измерении твердости крупнозернистых и разнородных структур, так как при малом размере отпечатка (соизмеримом с размерами зерна) можно получить большой разброс данных.

        Микротвердость (Нµ) по своей сути – тот же метод Виккерса. Разница заключается в величине прилагаемой к пирамиде нагрузки – от 5 до 200 кгс. Этот метод предназначен для измерения твердости очень тонких и однородных по структуре слоев, а так же отдельных зерен металла (сплава). Измерение твердости производится под микроскопом при увеличении от 200 до 400 раз. Метод применяется в лабораторных условиях и, как правило, в исследовательских целях. Для измерения твердости этим методом поверхность образца необходимо полировать.

            Метод Польди (HP) заключается в том, что между испытуемой поверхностью и эталонным образцом помещают стальной закаленный шарик диаметром 5... 10 мм. Затем по эталону наносят удар молотком (со стороны противоположной шарику), в результате чего на испытуемом образце и на эталоне твердости получаются отпечатки. Замеряя диаметры отпечатков и зная твердость эталона НВЭ (в единицах Бринелля), вычисляют твердость образца НВ0 (также в ед. Бринелля) по выражению (1):

= ·(                            (1)

          где и – диаметры отпечатков на эталоне и на образце.

Полученное значение будет примерно равно твердости, определенной методом Бринелля в стандартных условиях. Этот метод обычно используют для приближенной оценки твердости и когда невозможно использовать стандартные методы, например, на металлобазах, на крупногабаритных деталях и т.д.