Технологический процесс изготовления болтов

Содержание

Разработайте технологический процесс изготовления болтов, работающих на растяжение и удар в агрессивных газовых средах.
Задача 1
Станкостроительный завод изготавливает шпиндели токарных станков. Шпиндели работают с большой скоростью вращения в условиях повышенного износа, поэтому твердость в поверхностном слое должна быть НRС 58...62. Выберите стали для шпинделей диаметром 40 и 75 мм. Приведите состав и марку выбранной стали и рекомендуйте режим обработки, обеспечивающий получение заданной твердости в поверхностном слое в условиях скоростной термической обработки. Укажите структуру стали в поверхностных слоях и в сердцевине шпинделя, механические свойства сердцевины после окончательной термической обработки.
Задача 2
При токарной обработке заготовки из трудно обрабатываемого титанового сплава ВТ16 резцом из сплава ТТ10К8-Б возникла необходимость значительного повышения производительности механической обработки за счет увеличения скорости резания. При этом температура режущей кромки инструмента возросла до 900°С. Предложите для изготовления резца неметаллический материал, который вполне удовлетворяет требованиям по красностойкости. Охарактеризуйте химический состав, строение, технологию получения и сферы применения всех вышеупомянутых материалов, их достоинства и недостатки.
Задача 3
Сталь, применяемая для пароперегревателей котлов высокого давления, должна сохранять повышенные механические свойства при длительных нагрузках при температурах порядка 500°С и иметь достаточно высокую пластичность для возможности выполнения холодной пластической деформации (гибки, завальцовки и т п.) при сборке котла. Укажите химический состав, микроструктуру и механические свойства стали при комнатной и при повышенной температурах (400... 500 °С). Объясните основные отличия выбранной стали от углеродистой котельной стали.
Вариант 12
Разработайте технологический процесс получения крепежных шпилек длиной 1000мм и диаметром 35мм в крупносерийном производстве, работающих на растяжение при температурах до 300º С.
Задача 1
Заводу необходимо изготовить шпиндели для токарных станков, работающих в условиях износа, и для шлифовальных станков, которые, кроме того, должны обеспечить высокую точность обработки. Поэтому деформация шпинделей шлифовальных станков при окончательной термической обработке должна быть минимальной, а шпиндели, кроме того, должны иметь повышенную износостойкость. Выберите стали для шпинделей обоих типов и рекомендуйте режим термической обработки. Укажите структуру стали и твердость поверхностного слоя и сердцевины после окончательной обработки.
Задача 2
При выборе режущего инструмента и материала для изготовления на токарных станках-автоматах винтов М8 (шестигранник высотой 12 мм) токарь допустил ошибки и предложил использовать сталь 20 и твердосплавный резец ТЗ0К4. В чем заключаются ошибки? Исправьте их. Обоснуйте выбор типоразмера, материала заготовки и режущего инструмента. Расшифруйте химический состав и укажите свойства выбранных материалов.
Задача 3
Многие детали установок расщепления нефти, в частности трубы печей, подвержены действию высоких температур. Выберите составы сталей для труб, не испытывающих больших нагрузок, но нагревающихся в работе до 250.. и 600 °С. Укажите режимы термической обработки и микроструктуры сталей.
Вариант 13
Разработайте технологический процесс изготовления молотового штампа горячего деформирования с размером грани больше 500 мм.
Задача 1
Палец шарнира диаметром 30 мм работает на изгиб и срез; он должен, кроме того, обладать высокой износостойкостью на поверхности и высоким сопротивлением хрупкому и вязкому разрушению в сердцевине. Выберите углеродистую сталь, приведите ее состав и марку, рекомендуйте режим химико-термической и термической обработки и укажите структуру, механические свойства в сердцевине и твердость на поверхности после окончательной обработки. Укажите также желательную толщину твердого поверхностного слоя.
Задача 2
Какую из сталей (У8; ХС, Х12М) следует выбрать для изготовления крупного вырубного штампа? Обоснуйте выбор, укажите химический состав, термическую обработку, структуру и свойства выбранной стали. Как осуществляют доводку штампа? Какую технологию можно предложить для увеличения работоспособности штампа.
Задача 3
Лопатки реактивных и турбореактивных двигателей работают в окислительной среде при высоких температурах (до 800-900°С). Сплавы, из которых изготавливают эти детали, должны обладать повышенной коррозионной стойкостью (окалиностойкостью), высоким сопротивлением ползучести, длительной прочностью при указанных температурах. Выберите состав сплава, укажите методы термической обработки и приведите изменение структуры и свойств после основных операций этой обработки.
Вариант 14
Разработайте технологический процесс изготовление сосудов емкостью до 1 м³ для хранения серной кислоты. 
Задача 1
Конические зубчатые колеса диаметром 50 мм в электротележке работают в условиях динамических нагрузок и повышенного износа. По требованию конструктора сталь должна обладать высоким сопротивлением вязкому и хрупкому разрушению изделия в сердцевине.Выберите углеродистую цементуемую сталь, укажите состав, рекомендуйте режим термической обработки для получения максимальной вязкости в сердцевине изделия, если цементация выполняется в твердом карбюризаторе. Одновременно для сравнения укажите режим химико-термической обработки и в газовой среде. Укажите механические свойства стали в сердцевине изделия и твердость на поверхности после окончательной термической обработки и объясните, целесообразно ли применение для этой цели стали обыкновенного качества.
Задача 2 
Инструмент (зубило и топор) изготовлены из стали У7 и должны иметь в рабочей части микроструктуру троостита, обеспечивающего достаточно высокую твердость, а также относительно мягкую нерабочую часть. Приведите режим и технологию упрочняющей обработки, обеспечивающие указанные требования. Объясните, почему для названного инструмента не подходят стали У13 и 13Х. Назовите сферы применения всех названных сталей.
Задача 3
Многие детали паровых турбин, например, лопатки, работают при повышенных температурах (400…500°С) и в условиях воздействия пара и влаги. Сталь для этого назначения должна обладать устойчивостью против ползучести и коррозии. Выберите марку стали для лопаток и укажите ее химический состав, а также режим термической обработки и микроструктуру в готовом изделии. Приведите механические свойства выбранной стали при 20° и 500° С; сравните их по свойствам с углеродистой качественной сталью, имеющей одинаковое содержание углерода.
Вариант 15
Разработайте технологический процесс изготовления траков гусениц тракторов. 
Задача 1
Заводу нужно изготовить зубчатые колеса сложной формы диаметром 50 мм и высотой 100 мм. Они должны иметь твердость на поверхности не ниже НRС 58...60, а в сердцевине временное сопротивление растяжению (σв) не ниже 400 МПа и ударную вязкость (КСU) не ниже 500...600 кДж/м2. Завод изготовил первую партию зубчатых колес из углеродистой цементуемой стали, однако некоторые зубчатые колеса получили деформацию при закалке. Выберите сталь и рекомендуйте режим термической обработки после цементации для получения заданных механических свойств и предупреждения брака по деформации. Укажите структуру стали в сердцевине и поверхностном слое после окончательной обработки и причины, вызывающие деформацию при закалке.
Задача 2
Станочный копир, для которого необходимы высокая твердость, износостойкость и повышенное сопротивление усталости, изготовили из стали, содержащей около 0,38 % С; 1,5 % Сr; 0,9 % А1 и 0,2 % Мо. Определите марку стали, предложите и опишите технологию упрочнения копира, обеспечивающую высокую твердость поверхностного слоя (не менее НRС GS...68).
Задача 3
Рабочие и сопловые лопатки особо мощных реактивных двигателей кратковременного действия работают в сильно окислительной газовой среде при высоких напряжениях и температурах (1000...1200°С). Сплавы, из которых изготавливают эти детали, должны обладать повышенной коррозионной стойкостью, высокими характеристиками кратковременной прочности при указанных условиях эксплуатации. Выберите сплавы для названных изделий, укажите их состав и свойства, а также приведите методы защиты изделий от окисления.
Вариант 16
Разработайте технологический процесс изготовления выхлопного сопла реактивного двигателя.
Задача 1
Стаканы цилиндров мощных дизелей должны иметь особо повышенную износостойкость и высокую твердость рабочих поверхностей, при обеспечении высоких значений механических свойств и в сердцевине деталей (предел текучее σ0.2 должен быть не менее 750 МПа). Укажите марку стали, применяемую для этих условий, и рекомендуйте режим термической и химико-термической обработки последний с учетом сокращения его продолжительности. Сопоставьте последовательность применяемых при этом термических операций и продолжительность химико-термической обработки с толщиной, структурой и твердостью поверхностного слоя.
Задача 2
Цех выполняет токарную обработку чугунных и стальных деталей с большой скоростью резания. Выберите сплавы для резцов, обеспечивающих высокую производительность обработки стали и чугуна. Приведите химический состав, структуру, твердость, прочность и теплостойкость и способ изготовления этих сплавов и сравните их с аналогичными характеристиками быстрорежущей стали. 
Задача 3
Многие детали приборов и оборудования, которые устанавливаются на морских судах, должны быть устойчивыми не только против действия воды, водяных паров и атмосферного воздуха, но и против более сильного коррозирующего действия, морской воды. Подберите составы сталей, устойчивых против действия воды, водяных паров, влажного воздуха и морской воды. Укажите марки, химический состав, режимы термической обработки, микроструктуру и механические свойства выбранных сталей. Одновременно укажите химический состав и марку цветного сплава, устойчивого против действия морской воды и сравнить структуру, механические и физические свойства стали и цветного сплава выбранных составов.
Вариант 17
Разработайте технологический процесс изготовления инструмента (калибров) для контроля диаметров отверстий размером 35 мм.
Задача 1
Завод изготавливает коленчатые валы диаметром 35 мм; сталь в 60готовом изделии должна иметь предел текучести не ниже 300 МПа и ударную вязкость (КСU) не ниже 500 кДж/м2. Кроме того, вал должен обладать повышенной износостойкостью не по всей поверхности, а только в шейках, т.е. в участках, сопряженных с подшипниками скольжения и работающих на истирание. Приведите марку стали, рекомендуйте режим термической обработки всего вала для получения заданных свойств и высокопроизводительный режим последующей термической обработки, повышающей твердость только в отдельных участках поверхности вала; укажите необходимое для этого оборудование. Приведите структуру и твердость стали в поверхностном слое шейки и в сердцевине вала.
Задача 2
При обработке стали твердостью более НВ 280... 300 резцы из быстрорежущей стали не имеют достаточной стойкости. Укажите состав сплава, обладающего более высокими режущими свойствами. Вследствие высокой стоимости и большей хрупкости такого сплава приведите способ изготовления составных резцов и укажите металл, из которого следует изготовить державку резца. Сопоставьте структуру, твердость, теплостойкость и способ изготовления выбранного сплава с аналогичными характеристиками быстрорежущей стали.
Задача 3
Многие детали корпуса гидросамолетов изготавливают из высокопрочной стали (σв не менее 1200 МПа). По условиям эксплуатации эти детали должны быть, кроме того, устойчивы против коррозии в морской воде. Выберите марку стали, приведите ее химический состав, а также структуру и механические свойства после закалки. Приведите способ упрочняющей обработки выбранной стали для повышения предела прочности σв до 1200 МПа. Укажите, как изменяются при этом другие механические свойства стали.
Вариант 18
Разработайте технологический процесс изготовления инструмента (волоки) для протяжки проволоки диаметром 5 мм из стали марки 65Г.
Задача 1
Многие крупные детали для железнодорожного транспорта, например автосцепки, изготавливают литыми. Для повышения механических свойств отливки подвергают термической обработке. Выберите марку стали и обоснуйте режим термической обработки, если временное сопротивление (σв)должно быть не ниже 350 МПа. Укажите структуру и механические свойства стали после литья и после термической обработки.
Задача 2
Выберите марку легированной инструментальной стали для изготовления круглых плашек, пригодных для нарезания резьбы на болтах измягкой низкоуглеродистой стали. Укажите, режим термической обработки и способы защиты от обезуглероживания и окисления при нагреве для закалки. Сравните химический состав, микроструктуру, основные свойства и область применения выбранной стали по сравнению с быстрорежущей.
Задача 3
Нержавеющая хромоникелевая сталь некоторых составов обладает хорошей стойкостью против действия ряда химических сред, но после сварки становится чувствительной к интеркристаллитной коррозии в зоне, прилегающей к сварному шву. Укажите химический состав, режим термической обработки и микроструктуру нержавеющей стали, стойкой против действия органических кислот. Поясните, какой легирующий элемент и в каком количестве должна содержать эта сталь для сохранения стойкости против межкристаллитной коррозии после сварки. Объясните причины, вызывающие межкристаллитную коррозию. Сравните состав, структуру, режим термической обработки, свойства и область применения стали выбранного состава с аналогичными характеристиками нержавеющей хромистой стали с таким же содержанием углерода.
Вариант 19
Разработайте технологический процесс изготовления пружин из бронзовой проволоки диаметром 3 мм для работы в большом диапазоне деформации. Размеры самой пружины выберите произвольно.
Задача 1
Направляющие станин станков изготавливают из чугуна. Однако, для повышения износостойкости, эти направляющие можно изготовить и из стали. Рекомендуйте состав стали для таких деталей и режим скоростной поверхностной упрочняющей обработки. Приведите значения твердости, которые при этом могут быть достигнуты. Для сравнения укажите марку чугуна, который используют для подобных деталей.
Задача 2
Измерительные инструменты (калибры, измерительные плиты) должны обладать высокой твердостью, хорошим сопротивлением износу и не должны изменять своих размеров с течением времени. Между тем изделия после закалки и низкого отпуска иногда обнаруживают незначительные изменения размеров во время эксплуатации, недопустимые для измерительных инструментов большой точности. Укажите причины, вызывающие эти изменения (старение), и приведите марку стали и режим термической обработки измерительных инструментов, значительно уменьшающий эффект старения.
Задача 3
Тросы самолетов, применяемые в условиях морской службы, должны обладать высоким пределом прочности (σвдо 800...1000 МПа) и высокой стойкости против коррозии в морской воде. Укажите состав стали, устойчивой против коррозионного действия морской воды (без применения защитных покрытий), технологический процесс изготовления тросов, обеспечивающий получение высоких механических свойств в готовом тросе. Сравните структуру, стойкость против коррозии и поведение при сварке стали выбранного состава с хромистой сталью с содержанием 14 % Сr и 0,1% С.
Вариант 20
Разработайте технологический процесс изготовления стальных шариков диаметром 4 мм, работающих в подшипниках качения. Среда работы – индустриальное масло.
Задача 1
Рессоры грузового автомобиля изготавливают из качественной легированной стали толщиной до 10 мм. Сталь в готовой рессоре должна обладать высокими пределами текучести, выносливости и упругости. Рекомендуйте режим термической обработки, структуру и механические свойства, которые можно получить при правильном выборе состава стали иобработки рессоры. Объясните, как влияет состояние поверхности на качество рессоры, и укажите способ обработки поверхностного слоя, позволяющий повысить предел выносливости
Задача 2
На машиностроительном заводе изготавливают зубчатые колеса из прутков стали 40Х, поставляемой металлургическим заводом с твердостью НВ 160...180. Одна плавка стали, поставленная заводу, имела твердость НВ 230...250. Для обработки стали повышенной твердости потребовалось снижение режимов резания, принятых на заводе. Укажите способ и режим термической обработки, позволяющий улучшить обрабатываемость резанием стали этой плавки. Приведите химический состав, структуру и режим термической обработки стали для фрез, пригодных для обработки стали 40Х.
Задача 3
Завод изготавливает вибрационно-частотные датчики для контроля давления, скорости потока газа и жидкости и т.п. Упругие элементы датчиков изготавливали из низколегированной пружинной стали 50ХФА с обработкой на твердость НRС 42...45. В дальнейшем завод должен изготавливать датчики для контроля параметров агрессивных окислительных сред, что требует применения коррозионностойкой ферромагнитной стали для упругих элементов датчиков. Укажите состав стали с возможно меньшим содержанием дорогих легирующих элементов и рекомендуйте режим упрочняющей термической обработки, обеспечивающий получение твердости НRС 40...45. Сопоставьте режим выбранной стали с режимом обработки пружинной стали 50ХФА.