Технологический процесс производства валов

Содержание

Опишите технологический процесс производства валов длиной 1000 мм и диаметром 150 мм (вал ответственного назначения).
Задача 1
Зубчатые колеса в зависимости от условий работы и возникающих напряжений можно изготавливать из стали обыкновенного качества, качественной углеродистой и легированной с различным содержанием легирующих элементов. Выберите, руководствуясь техническими и экономическими соображениями, сталь для изготовления колес диаметром 50 мм и высотой 30 мм с пределом текучести не ниже 360...380 МПа. Укажите термическую обработку колес, механические свойства и структуру выбранной стали в готовом изделии и для сравнения механические свойства и структуру сталей 45 и 40ХН после улучшающей термической обработки.
Задача 2
Выберите сталь для червячных фрез, обрабатывающих конструкционные стали твердостью НВ 220...240. Объясните причины, по которым для этого назначения нецелесообразно использовать углеродистую сталь У12 с высокой твердостью (63...65 НRС). Рекомендуйте режим термической обработки фрез из выбранной быстрорежущей стали, приняв, что фрезы изготовлены из проката диаметром 40 мм. Опишите получаемую структуру и возможный комплекс эксплуатационных свойств.
Задача 3
Выберите марку стали для изготовления крепежных болтов, если их обрабатывают на быстроходных станках-автоматах, на которых надо обеспечить максимальную производительность резания и получить высокую чистоту обрабатываемой поверхности; болты не воспринимают в конструкции значительных нагрузок, но работают в агрессивной среде. Укажите марку, химический состав, механические свойства и назначение стали этого типа. Объясните влияние отдельных элементов, присутствующих в этой стали, на формирование заданного комплекса эксплуатационных свойств. Приведите для сравнения состав, структуру и механические свойства цветного сплава высокой обрабатываемости, применяемого для аналогичного назначения. Объясните, в каких случаях следует применять тот или иной из выбранных материалов и почему.
Вариант 2
Опишите технологический процесс производства гладкого ступенчатого шлицевого вала ответственного назначения длиной 1500 мм и с максимальным диаметром 250 мм.
Задача 1
Выберите сталь для изготовления валов диаметром 50 мм для двух редукторов. По расчету сталь для одного из валов должна иметь предел текучести не ниже 350 МПа, а для другого - не ниже 500 МПа. Укажите: состав и марку выбранных сталей; рекомендуемый режим термической обработки; структуру после каждой операции термической обработки; механические свойства в готовом изделии. Можно ли применять углеродистую сталь обыкновенного качества для изготовления валов требуемого сечения и прочности?
Задача 2
Завод должен изготовить долбяки для обработки с динамическими нагрузками конструкционных сталей твердостью НВ 200...230. Выберите марку быстрорежущей стали, наиболее пригодной для этого назначения, рекомендуйте режим термической обработки и укажите структуру и свойства (для долбяков наружным диаметром 60 мм). Предложите режим упрочняющей химико-термической обработки.
Задача 3
Козырьки и черпаки землечерпательных машин, изготовленные из углеродистой' стали, быстро изнашиваются при интенсивной работе по грунту. Применение легированной стали с аустенитной структурой, обладающей повышенной износостойкостью при ударных нагрузках, позволяет повысить стойкость козырьков и черпаков в несколько раз. Приведите химический состав стали, применяемой для этого, а также режим термической обработки, структуру свойства и объясните причины повышенной износостойкости в указанных условиях эксплуатации.
Вариант 3
Опишите технологический процесс производства листовых рессор грузового автомобиля.
Задача 1
Коленчатые валы диаметром 80 мм, работающие при повышенных напряжениях, изготавливают на одном заводе из качественной углеродистой стали а на другом те же валы, но диаметром 120 мм - из легированной стали. Какие стали следует применять для этой цели? Укажите их химический состав и марки. Рекомендуйте режим закалки и отпуска и сопоставьте механические свойства, которые могут обеспечить углеродистая качественная и легированная стали выбранных марок для валов указанных диаметров.
Задача 2
Завод изготовлял протяжки из высоковольфрамовой стали Р18. Укажите, можно ли использовать для протяжек менее легированную, а, следовательно, экономичную быстрорежущую сталь. Выберите марку стали для протяжек, пригодных для обработки резанием конструкционных сталей твердостью до НВ250, укажите ее термическую обработку, структуру и свойства для случаев, когда протяжки изготавливают из проката диаметром 40 и 85 мм.
Задача 3
Щеки и шары машин для дробления руды и камней работают в условиях повышенного абразивного износа, сопровождаемого ударами. Выберите сталь для изготовления щек и шаров, укажите ее химический состав и свойства, в том числе обрабатываемость резанием на станках и поведение в работе. Рекомендуйте наиболее эффективный технологический процесс изготовления и режим термической обработки щек и шаров. Укажите структуру стали в готовом изделии.
Вариант 4
Опишите технологический процесс производства диаметром 150 мм и зубчатых колес шириной 30 мм для коробки передач легкового автомобиля.
Задача 1
Выберите сталь для изготовления тяжелонагруженных коленчатых валов диаметром 60 мм: временное сопротивление должно быть не ниже 750 МПа. Рекомендуйте состав и марку стали, режим термической обработки. Определите структуру и механические свойства после закалки и после отпуска.Предложите и обоснуйте режим упрочняющей обработки для повышения износостойкости опорных шеек вала. 
Задача 2
Завод изготавливает червячные фрезы двух размеров: наружным диаметром 30 мм и 80 мм из катаной быстрорежущей стали соответствующего профиля. Выберите марку быстрорежущей стали умеренной теплостойкости и рекомендуйте режим термической обработки. Укажите способ химико-термической обработки, позволяющей дополнительно повысить стойкость фрез. Объясните, в чем заключается различие в структуре и свойствах быстрорежущей стали из проката диаметром 30 - 32 и 80 - 82 мм.
Задача 3
Завод изготавливает среднемодульные цилиндрические зубчатые колеса из стали 45 и упрочняет их способом индукционной закалки при поверхностном нагреве. Однако впадина зубьев при такой обработке не закаливается, что сокращает срок службы колес. Рекомендуйте: марку стали и обработку, обеспечивающую закалку зубчатых колес по всему контуру, а следовательно, с упрочнением зубьев по всей их поверхности; приведите для сравнения состав углеродистой или низколегированной стали, пригодной для изготовления зубчатых колес, упрочняемых методом химико-термической обработки.
Вариант 5
Опишите технологический процесс изготовления крупномодульных шестеренок с наружным диаметром 1000 мм и количеством зубьев, равным 70. Шестерни работают без защитных кожухов на открытом воздухе в интервале температур от -30º до +30 °С.
Задача 1
Завод должен изготовить три вала двигателей. Они должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 35 мм, второй 50 мм и третий 120 мм Выберите сталь (стали) для изготовления валов, обоснуйте сделанный выбор, рекомендуйте режим термической обработки и указать структуру и механические свойства в готовом вале.
Задача 2
Инструменты из быстрорежущих сталей имеют недостаточную стойкость при резании с повышенной скоростью (более 80...100 м/мин). Определите марку инструментальных сплавов, пригодных для резания с высокой скоростью сталей и чугунов. Укажите состав, структуру и свойства выбранных сплавов и сопоставьте их с аналогичными свойствами быстрорежущих сталей. Объясните причины, по которым для обработки стали следует выбирать сплав другого состава, чем для обработки чугуна.
Задача 3
В шестернях, изготовленных из стали 40Х и обработанных на твердость HRС 40...42, в процессе эксплуатации при повышенных напряжениях, в том числе динамических нагрузках, возникали трещины при низких температурах в условиях севера. Объясните причины, вызывающие этот брак, и рекомендуйте марку хладостойкой улучшаемой стали, вязкость которой мало уменьшается при понижении температуры с +20º и до -60°С.
Вариант 6
Опишите технологический процесс изготовления режущих пластин токарного обрезного резца, работающего с заготовками диаметром 60 мм; материал заготовки – сталь 45.
Задача 1
На заводе изготавливали валы двигателей внутреннего сгорания диаметром 60 мм из стали с пределом текучести 200...230 МПа и относительным удлинением 20...22%. В дальнейшем был получен заказ на валы такого же диаметра для более мощных двигателей. Завод должен был гарантировать для валов одного типа предел текучести σ0,2не ниже 600 МПа и ударную вязкость не ниже 600 кДж/м2, а для валов другого типа σ0,2 не ниже 800 МПа и ударную вязкость не ниже 800 кДж/м2.Укажите стали, режим термической обработки, структуру и механические свойства после окончательной обработки. Укажите, как изменится отношение σ0,2/ σв у выбранных сталей в результате выполнения улучшающей термической обработки.
Задача 2
В распоряжении завода, имеются быстрорежущие стали двух марок: вольфрамомолибденовая Р6М5 и кобальтовая Р9М4К8. Объясните различие в основных свойствах этих сталей и рекомендуйте оптимальное назначение каждой из них. Укажите термическую обработку этих сталей и их структуру и свойства в готовых инструментах диаметром 20 и 60 мм.
Задача 3
Рекомендуйте состав (марку) стали и способ ее металлургического передела для шестерен ответственного назначения в механизмах, работающих при температурах от -60 до +60 °С. Предел текучести должен быть не ниже 750...800 МПа. Объясните, какие факторы способствуют понижению порога хладноломкости, и укажите режим термической обработки и механические свойства готового изделия.
Вариант 7
Опишите технологический процесс производства корпуса передней бабки токарного станка.
Задача 1
Шестерни подвергаются действию знакопеременных и ударных нагрузок и должны иметь максимально однородные свойства в продольном и поперечном направлениях. Их изготавливают в зависимости от типа двигателя из стали с временным сопротивлением растяжению (σв) 700...750 МПа и 900...950 МПа. Ударная вязкость (KCU) в обоих случаях должна быть не ниже 700...800 кДж/м2. Выберите сталь для шестерен обоих типов, приведите состав, марку, режим термической обработай, микроструктуру и механические свойства в готовом изделии. Укажите последовательность операций ее изготовления, начиная с получения стали на машиностроительном заводе. Рекомендуйте операцию, позволяющую создать в стали однородное строение, а следовательно, однородные свойства в продольном и поперечном направлениях.
Задача 2
Протяжка диаметром 100 мм изготовлена из стали Р6М5. Поскольку протяжка эксплуатируется при небольшой скорости резания, представляется возможным заменить ее на другую, изготовленную из более дешевой нетеплостойкой стали. Выберите взамен стали Р6М5 другую. Опишите химический состав, структуру и свойства обеих сталей. Какие процессы ХТО можно использовать для повышения стойкости протяжек из названных сталей.
Задача 3
Детали холодильных машин во избежание хрупкого разрушения изготавливают из сталей и сплавов с пониженным порогом хладноломкости и соответственно повышенной вязкостью при низких температурах. Рекомендуйте состав стали для деталей холодильных машин, работающих при температурах от - 70 С и до -259 °С (в среде жидкого водорода). Объясните, какие различия в структуре, а, следовательно, и в составе должны быть между этими сталями.
Вариант 8
Опишите технологический процесс изготовления коленчатых валов длинной 1200 мм и диаметром 80 мм для двигателей внутреннего сгорания.
Задача 1
Завод изготавливает два типа зубчатых колес диаметром 60 мм и высотой 80 мм для работы в одинаковых условиях. Предел текучести (σ0,2) должен быть не ниже 540...550 МПа.Однако второй тип зубчатых колес отличается от первого более сложной формой зуба и поэтому шлифование их после упрочняющей обработки исключено. Выберите сталь для зубчатых колес указанных двух типов и приведите состав и марку, учитывая технологические особенности термической обработки и необходимость предотвращения деформации и образования трещин при закалке. Обоснуйте сделанный выбор стали, рекомендуйте режим термической обработки и укажите механические свойства в готовом изделии.
Задача 2
Метчики диаметром 10 мм, изготовленные из стали ХВГ, подвергают высокоскоростному упрочнению на автоматической установке (упрочняют только режущие кромки). Назовите этот метод упрочнения, опишите его достоинства и недостатки, укажите режим упрочнения, структуру и свойства сердцевины и поверхности метчика после упрочнения. Сопоставьте получаемые эксплуатационные свойства со свойствами стали после стандартной термической обработки.
Задача 3
Для изготовления пружин приборов завод применяет сталь 60С2ХА, обрабатываемую на твердость НRС 40...44. Однако пружины из этой стали при нагреве даже в области климатических температур изменяют свои характеристики в связи с изменением модуля упругости. Это снижает точность работы приборов. Рекомендуйте сплав для изготовления пружин, модуль упругости которого почти не изменяется при температурах от -50 до +100°С. Сопоставьте режим упрочняющей обработки стали 60С2ХА и выбранного сплава.
Вариант 9
Разработайте технологический процесс изготовления вала длиной 200 мм, диаметром 80 мм, работающего на кручение.
Задача 1
Червяк редуктора диаметром 35 мм можно изготовить из цементуемой и нецементуемой стали. Обоснуйте, в каких случаях целесообразно применять цементуемую и в каких случаях нецементуемую сталь Временное сопротивление растяжению (σв) в сердцевине детали должно быть 600... 700 МПа. Выберите марку цементуемой и нецементуемой углеродистой качественной стали. Укажите химический состав, рекомендуйте режим химико-термической и термической обработки и сопоставьте механические свойства стали обоих типов в готовом изделии.
Задача 2
Предложите материал для производства крупного молотового штампа с минимальным размером 300 мм, испытывающего при работе нагрев до 500º С. Опишите химический состав, режим упрочняющей термической обработки и структуру штампа по сечению. С помощью какого метода поверхностного упрочнения можно повысить работоспособность штампового инструмента.
Задача 3
Детали гидронасосов, в частности клапаны, изготавливали из стали 40Х. Однако в дальнейшем в новых более мощных насосах, в которых скорость движения потока жидкости резко возросла, поверхность клапанов из стали 40Х быстро разрушалась. Объясните причины, по которым это изменение условии службы вызвало разрушение клапанов, и какие явления этому способствовали Рекомендуйте состав стали, стойкий в условиях большой скорости потока для насосов по перекачке морской воды..
Вариант 10
Разработайте технологический процесс изготовления станины токарного станка легкой серии.
Задача 1
Цех изготавливает зубчатые колеса диаметром 50 мм из цементуемой стали. Выберите сталь для двух зубчатых колес, работающих в условиях износа и удара при повышенных напряжениях. Укажите химический состав выбранных сталей, рекомендуйте режим термической обработки, объясните назначение каждой операции термической обработки и ее влияние на структуру и свойства стали. Рекомендуйте толщину цементованого слоя для данной детали.
Задача 2
Пресс-форма для литья алюминиевых сплавов под давлением содержит около 0,4 % С; 0,3 % Мо; 1 % Si; 2,5 % W и 1 % V. Запишите марку стали, назовите режим ее термической обработки, структуру и свойства. Рекомендуйте режим упрочняющей ХТО, повышающей в 1,5...2 раза эксплуатационную стойкость пресс-формы.
Задача 3
Котлы многих тепловых электростанций работают при давлении пара 50 МПа и температуре 600 °С. В этом случае для котлов нужны стали с высоким сопротивлением ползучести. Укажите марку, химический состав и структуру стали, пригодной для работы в указанных условиях. Сравните характеристики выбранной стали со свойствами другой стали, обычно применяемой для котлов, работающих при 300...400 °С.