Технология обработки металлов без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления

Учебное пособие написано на основе курса лекций по теории прокатки для студентов ЛГТУ специальности «Обработка металлов давлением». В нём рассматриваются вопросы расчета деформационных, кинематических и энергосиловых параметров тонколистовой прокатки.

Представлены материалы Международной научной конференции «Плазменные технологии исследования, модификации и получения материалов различной физической природы» и Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», где отражены новые направления работ по плазменным технологиям.

Рассмотрены основные лабораторные работы по технологии литья. Основное внимание уделено изучению наиболее значимых и наиболее современных технологий литья, получивших распространение только в последние годы. Подробно освещены основные положения и общие принципы методики проектирования литых заготовок, литейной формы в целом и отдельных её элементов; рассмотрен процесс отливки заготовки по выбранным параметрам.

Приведено описание лабораторных работ по теме «Обработка материалов давлением». Рассмотрены технологические процессы получения поковок и заготовок для горячей объёмной штамповки деталей, а также способы изготовления изделий из пластмасс прессованием и методы порошковой металлургии для получения материалов для твёрдых сплавов. Большое внимание уделено изучению технологии холодной листовой штамповки, методам получения объёмных наноматериалов, высокопроизводительным импульсным способам обработки металлов и использованию в обработке сверхвысоких давлений.

Рассмотрены основные лабораторные работы по технологии неразъёмных соединений, проводимые на кафедре ТКМ для студентов, изучающих курс «Технология конструкционных материалов».

Изложены научно-технические основы сравнительно нового метода сварки полимерных труб, сфера применения которого постоянно расширяется. Монография будет полезна для руководителей и специалистов предприятий по производству полимерных труб и фитингов, а также строительных организаций.

Рассмотрены научно-технические основы сравнительно нового метода электродиффузионной сварки, сфера применения которого постоянно расширяется. Развитие процесса внедрения сварки с закладными электронагревателями в России недостаточно обеспечено научно-технической и учебно-методической литературой, что приводит к снижению качества сварных соединений и дискредитации метода. Этот пробел предназначена заполнить настоящая монография.

Кратко изложены основные разделы курса материаловедения и технологии конструкционных материалов, обязательные для выполнения контрольных работ, приведены вопросы для самопроверки по каждому разделу изучаемого курса.

Дана краткая характеристика клеев различной природы, приведены наиболее часто встречающиеся типы клеевых и комбинированных соединений и технология склеивания материалов. Рассмотрены методы оценки работоспособности клеевых соединений.

Цель работы заключалась в разработке технологии ферритного пигмента ингибирующего типа на основе утилизации отходов металлургического производства и получения ацетилена, а также разработке рецептур алкидной и эпоксидной грунтовок, содержащих полученный пигмент в качестве противокоррозионного компонента.

Методическая разработка к выполнению практических занятий и заданий по дисциплинам «Проектирование и эксплуатация штампов» и «Технология производства изделий в машиностроении» предназначена для студентов, обучающихся по направлению подготовки 15.03.01 «Машиностроение», профиль подготовки «Машины и технология обработки металлов давлением».

Приведены основные положения по выполнению лабораторных по курсу «Сварочные работы в строительстве».

Рассмотрены теоретические основы технологических операций разливки стали. Главное внимание уделено структуре, материальному обеспечению курса и овладению методиками самостоятельного изучения дисциплины с целью профессионального использования инженерного анализа технологии разливки совместно с аппаратом современных теорий кристаллизации стали и формирования качественного слитка.

В данном пособии изложен порядок выполнения расчетов, связанных с проектированием привода, деталей и узлов кривошипных прессов. Представлены необходимые для этого схемы и расчетные зависимости. Дан полный справочный материал. Предназначено для студентов вузов при изучении дисциплин: «Кузнечно-штамповочное оборудование», «Расчет и конструирование кузнечно-штамповочного оборудования».

Методические указания предназначены для студентов 2-4 курсов направлений 15.03.01 «Машиностроение» (прикладной бакалавриат) и 150700.62 «Машиностроение» (академический бакалавриат). В работе приведена методика расчета параметров технологии горячей объемной штамповки (ГОШ) круглых в плане поковок на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП). Рассмотрен пример проектирования технологии штамповки поковки «кольцо». Представлены варианты индивидуальных заданий и контрольные вопросы.

Исследовано механическое деформирование высокотемпературной сверхпроводящей иттриевой керамики (ВТСП), а также впервые выполненное детектирование сверхпроводящего перехода в ВТСП с помощью импульсного тока и установленные доземитрические свойства ВТСП. Рассмотрены новые композитные материалы на основе несмешивающихся компонент и способы их производства и обработки, в частности методом прокатки с использованием ЭПЭ. Рассмотрено контактное легирование как альтернативный метод производства сплавов из несмешивающихся компонент, новые технологические возможности метода контактного легирования, и свойства новых материалов. В заключительной главе дополнительно рассмотрены технологические проложения ЭПЭ, особенности электропластической прокатки стальной полосы, а также повышение электропластичности металла в скрещенных электромагнитных полях. Дан ответ на критические замечания в статьях в отношении ЭПЭ.

В первой части приведены результаты фундаментальных опытов, приведших к открытию электропластического эффекта (ЭПЭ) и сотставляющих основу электропластической деформации металлов. Показано, что ЭПЭ - это новое физическое явление нетеплового происхождения, нетеплового действия тока высокой плотности (порядка 10*5-10*6 А/см*2) на пластическую деформацию металлов. Дано определение и содержание критических интенсивных технологий обработки металлов давлением (ОМД) с использованием ЭПЭ в качестве фактора интенсификации процесса. Определены сферы технологического применения ЭПЭ при прокате, волочении, плющении и штамповке металлов, а также при других видах тонкого и среднетонкого металлургического передела, в которых экономически оправдано и целесообразно использовать токи высокой плотности в импульсном режиме для стимулирования без большого нагрева материала процессов ОМД. Показано, что при этом достигается выигрыш в повышении пластичности материала (включая остаточную пластичность) и в снижении усилий деформации при ОМД, а также в улучшении физико-механических свойств и фазового состава материала заготовок после ОМД. Детально исследованы структурные аспекты электропластической деформации металлов и сплавов. Описаны методы залечивания дефектов в металлических материалах импульсным током. Исследован процесс упрочнения быстрорежущих инструментальных сталей при действии импульсами электрического тока. Изучено действие электростатических полей на процесс деформации и механические свойства металлов и сплавов.

Рассмотрены общие вопросы ресурсо- и энергосбережения в процессах обработки металлов давлением. Представлены типовые технологические расчеты энергосиловых параметров процессов обработки металлов давлением. Приведены примеры технологических расчетов процессов ОМД.

В пособии описаны устройство и принцип работы типовых и перспективных конструкций машин для контактной сварки, аппаратура управления, особенности механизации и автоматизации контактной сварки.

Учебное пособие освещает актуальные проблемы развития, обработки, создания и исследования конструкционных и функциональных материалов на металлической основе.

В учебно-методическом пособии приводятся методики оценки физико-химических свойств материалов: определение плотности и пористости материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии, измерение удельного электросопротивления материалов, измерение удельной электропроводимости растворов электролитов, исследование скорости электрохимической коррозии, получение гальванических покрытий.

Приведено описание и методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных и вертикальных гидравлических прессов. Методики расчета каждой детали иллюстрируются примерами, в том числе с применением ЭВМ. Для ряда расчетов использован метод конечных элементов.

В учебном пособии рассмотрены вопросы применения покрытий для защиты поверхности изделий от различных типов воздействий: износа, высоких температур и агрессивных сред. Приведены классификации покрытий по ряду признаков: материалам, способам нанесения, функциональным свойствам. Основное внимание уделено применению диффузионных, газотермических и гальванических покрытий.

В соответствии с рабочей программой дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» по разделу «Горячая обработка металлов» предусмотрено выполнение 8 лабораторных работ. В рабочей тетради к каждой работе дается домашнее задание, что позволяет студенту лучше подготовиться к выполнению работ. Приводятся схематические изображения оборудования, инструментов, приборов и т. п., которые требуют определенной доработки, что позволит лучше усвоить материал.

Рассмотрены классификация, принципы маркировки сталей чугунов, алюминия, меди, титана, магния, сплавов, а также их микроструктура. Предназначены для студентов механических и технологических специальностей изучающих курс «Материаловедение».

Изложен материал по подготовке и проведению лабораторной работы по теме «Методы получения и свойства порошковых материалов».

Рассмотрены контрольно-измерительные средства, их классификация, описаны инструменты для измерения линейных величин, показаны методы их применения. Подготовлены на кафедре технологии конструкционных материалов.

Методические указания содержат оригинальные тексты на английском языке, лексические и грамматические упражнения,позволяющие овладеть необходимой терминологией по специальности, развить навыки понимания и перевода научно-технической литературы, а также усовершенствовать навыки устной речи.

В методические указания включены тексты из оригинальной научно-технической английской и американской литературы для аудиторной и самостоятельной работы студентов. В каждый урок входят задания, способствующие развитию навыков перевода с английского языка на русский, ведения беседы по основным проблемам, затронутым в издании, задания по переводу с русского языка на английский, по отработке лексических и грамматических трудностей, встречающихся в текстах, а также материалы по подготовке презентации.

В учебно-методическое пособие включены тексты из оригинальной научно-технической английской и американской литературы по специальности «Оборудование и технология сварочного производства», предназначенные для аудиторной и самостоятельной работы студентов. В каждый урок входят также задания по развитию навыков перевода с английского языка на русский, ведения беседы по основным проблемам, затронутым в пособии, переводу с русского языка на английский и отработке лексических и грамматических трудностей, встречающихся в текстах.

Пособие составляют оригинальные научно-технические тексты английских и американских авторов. Каждый текст является описанием одного из процессов сварки. Тексты сопровождаются терминологическими словарями и заданиями. Задания направлены на развитие навыков чтения, изучение лексического и грамматического материала, усвоение специальной лексики, т. е. на развитие умения работать с оригинальным текстом на английском языке.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитно-мягких и магнитно-твердых материалов, а также проводников электрического тока и сегнетоэлектриков.

Рассмотрены основы применения решателя инженерных задач, предназначенного для автоматизации решения расчетных и логических задач. Изложены способы описания знаний предметной области с использованием естественного языка и табличных форм представления методик исходных нормативно-справочных документов. Основное внимание уделено процессу создания специалистами информационного обеспечения для автоматизированного решения различных задач технологического проектирования. Приведена методика формализации технологических знаний средствами решателя инженерных задач и ее использование в учебном процессе.

Рассмотрены устройство, принцип работы и основные характеристики магнетронных распылительных систем (МРС). Изложены физические процессы и особенности работы МРС. Перечислены основные типы и конструктивные схемы МРС. Дан пример конструкции МРС с электромагнитной системой.

Рассмотрены направления лазерной обработки, часто встречающиеся в машиностроении — гравировка, прецизионная резка, сварка миниатюрных изделий.

Учебное пособие состоит из четырех разделов, посвященных лазерной обработке материалов, используемых в микроэлектронике. Рассмотрены такие часто используемые процессы, как обработка полупроводников и отжиг имплантированных слоев в полупроводниках, перекристаллизация и стабилизация параметров тонких слоев в полупроводниках, модифицирование и изменение химического состава поверхностных слоев путем лазерного напыления тонких пленок, осаждение пленок из газовой фазы и растворов. Большое внимание уделено вопросам обработки тонких пленок в виде лазерной подгонки пленочных резисторов, конденсаторов; вопросам лазерной литографии, записи информации.

Изложены основы взаимозаменяемости и технических измерений. Большое внимание уделено принципам формирования допусков на размеры элементов деталей. Рассмотрены системы образования посадок при соединениях гладких поверхностей деталей. Основные положения системы допусков и посадок пояснены примерами с привлечением методов расчета размерных цепей.

Рассмотрены основные виды отклонений формы и расположения, волнистость и шероховатость поверхностей деталей. Показаны основные способы обозначения указанных отклонений на чертежах. Выполнена оценка влияния этих отклонений на работоспособность изделий. Рассмотрены основные показатели надежности радиоэлектронных средств и указаны пути их обеспечения.

Дано общее представление о процессах лазерной обработки полупроводников с целью рекристаллизации и отжига, описаны лазерные технологии модифицирования и изменения химического состава поверхностных слоев, напыления и осаждения тонких пленок, процессы лазерного легирования поверхности полупроводников. Также в пособии рассмотрены физико-химические и технологические процессы лазерной обработки пленок и деталей микроэлектроники, дана классификация методов лазерной обработки, рассмотрены методы подгонки параметров элементов микроэлектроники, размерной обработки и маркировки тонких пленок.

Рассмотрены технологические основы формообразования литых заготовок, сущность процессов и технологические возможности изготовления отливок основными способами литья, применяемыми в промышленности. Для студентов машино- и приборостроительных специальностей, обучающихся по программам бакалавров и специалистов, выполняющих практические работы в литейных лабораториях.

Посвящено основам обработки газотермических покрытий резанием. Содержит общие сведения о составе, конструкционных и технологических свойствах напыленных покрытий, об особенностях обработки покрытий, полученных разными способами напыления. Рассмотрены основы их обработки резанием, технологии реновации, основанные на использовании газотермических покрытий, инновационные технологии обработки металлокомпозитов. Приведены необходимые справочные материалы по режимам резания. Большое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Все разделы пособия содержат контрольные вопросы и словарь специальных технических терминов.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно- технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием. Рабочая тетрадь предназначена для совместного использования с учебными пособиями «Практическая технология» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Практика — Учебно-технологическая”» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012). По тематике и объему работ она полностью соответствует утвержденной программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно-технологического практикума в сварочных мастерских и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором способа сварки, вида и типа оборудования, последовательности технологических операций. Рабочая тетрадь предназначена для совместного использования с учебным пособием «Учебно-технологический практикум по сварочному производству» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994; Ч. 1, 2, 2007).

В рабочей тетради рассмотрены шесть тем, по которым студенты выполняют практические работы. В каждой теме сформулировано задание к работе, даны задачи для решения, представлены формы, которые студенты должны заполнить при проведении практической работы, а также поясняющие решение задач схемы инструмента и операций обработки металлов давлением.

В пособие включены разделы, посвященные получению заготовок методами литья (отливок), обработки давлением (поковок, штамповок) и комбинированных заготовок (сварно-литых, штампо-сварных), а также получению из этих заготовок деталей машин методом механической обработки. Приведены примеры выполнения домашних заданий и вопросы по дисциплине «Технология конструкционных материалов».

Рассмотрены оборудование и технологические особенности процессов микроплазменной сварки, наиболее широко применяющихся в машиностроении. Представлены указания к выполнению лабораторных работ. Продолжительность каждой лабораторной работы 4 часа.

Лабораторный практикум позволит студентам ознакомиться с методами экспериментального и теоретического исследований распределения температур в низкотемпературных печах. Приведены статистические характеристики надежности материалов, рассмотрены задачи прогнозирования структурных составляющих материала детали при закалке, а также методы многокритериальной оптимизации в задачах выбора материалов.

Изложены основные сведения о расчете размерных цепей при решении двух задач: по заданным отклонениям составляющих звеньев вычисление неизвестного отклонения замыкающего звена и по заданному отклонению замыкающего звена расчет составляющих звеньев размерной цепи. Расчеты выполняются при проектировании технологических процессов механической обработки заготовок и сборки изделий с учетом схем базирования и методов, обеспечивающих достижимую точность при сборке.