Технологический процесс изготовления медицинского скальпеля

Содержание

Разработайте технологический процесс изготовления роликовдиаметром 4 мм и длиной 20 мм, работающих в подшипниках качения. Среда работы - морская вода. 
Задача 1
Рессоры трехтонного грузового автомобиля изготавливаются из листов стали 60С2 толщиной 10 мм, которые после закалки и отпуска должны получить высокую прочность по всему сечению. Для автомобиля большей грузоподъемности рессоры должны быть толщиной 20 мм, и тогда в стали 60С2 уже нельзя обеспечить равномерного упрочнения по всему сечению. Предложите другую сталь и укажите способ обработки поверхностного слоя, позволяющий повысить предел выносливости. Поясните, за счет чего повышается работоспособность рессор в этом случае.
Задача 2
Получение заготовок горячей штамповкой является производительным способом обработки. Выберите марку стали для изготовления крупного молотового штампа (размерами 500x400x400 мм); рекомендуйте режим обработки штампа и укажите микроструктуру и механические свойства после отпуска. Объясните, почему подобные штампы не следует изготавливать из углеродистой стали. Как можно повысить работоспособность такого штампа?
Задача 3
Обоснуйте выбор стали для изготовления упругого элемента торсионного вала диаметром 32 мм, который служит для опрокидывания кабины грузового автомобиля. Приведите режим окончательной термической обработки, получаемую после нее твердость и микроструктуру стали. Предложите простой и рациональный путь повышения предела выносливости и долговечности торсиона.
Вариант 22
Разработайте технологический процесс изготовления медицинского скальпеля.
Задача 1
В термическом цехе обрабатывают зубчатые колеса диаметром 30 мм, изготовленные из стали 20Х. Цех отказался от выполнения цементации в твердом карбюризаторе и наметил более производительный процесс газовой нитроцементации. Сравните условия и режим всего цикла химико-термической и термической обработки зубчатых колес в случае выполнения цементации в твердом карбюризаторе в нитроцементации. Требуемая толщина поверхностного твердого слоя 0,4.. .0,6 мм. Укажите микроструктуру и твердость поверхности и механические свойства в сердцевине после окончательной обработки.
Задача 2
Для пуансонов горячего выдавливания - операции, при которой штамп длительное время находится в соприкосновении с нагретым деформируемым металлом, необходимы теплостойкие штамповые стали. Выберите сталь для пуансонов выдавливания жаропрочных сплавов: для этих условий обработки штамповая сталь должна сохранять повышенные прочностные свойства при нагреве до 700 ~ 720 °С. Рекомендуйте режим термической обработки штампов и структуру стали в готовом штампе.
Задача 3
Рессоры для грузового автомобиля малой грузоподъемности изготавливают из полосовой стали 55С2 толщиной 9 мм, которая после соответствующей термообработки (закалки и отпуска) приобретает необходимые свойства по всему сечению. Выберите марку стали для изготовления рессор толщиной 20 мм большегрузного автомобиля, которая после термообработки имела бы предел прочности при растяжении не менее 1800 МПа, предел текучести не менее 1600 МПа, ударную вязкость не менее 300 КДж/м2. Обоснуйте выбор, расшифруйте химический состав стали, охарактеризуйте ее свойства и структуру после окончательной термообработки. Как обеспечить поверхностное упрочнение рессоры?
Вариант 23
Разработайте технологический процесс изготовления труб диаметром 400 мм для перемещения в них смеси «Н2О + речной песок».
Задача 1
Завод изготавливает зубчатые колеса:• цементованные, имеющие временное сопротивление (σв) в сердцевине 650...700 МПа и ударную вязкость (КCU) не менее 800 кДж/м²;• азотированные, имеющее временное сопротивление в сердцевине 950...1000 МПа и ударную вязкость не менее 900 кДж/м²;• из термически улучшенной стали с временным сопротивлением900…1000 МПа и ударной вязкостью не ниже 600 кДж/м². Выберите марки сталей. Приведите их химический состав, обработку и структуру, необходимые для получения указанных механических свойств. Сравните режимы обработки и, учитывая свойства, полученные в готовом изделии, определите, для каких условий эксплуатации наиболее рационально использовать стали указанных выше свойств. При решении можно принять, что зубчатые колеса всех типов имеют одинаковые диаметр (50 мм) и высоту (80 мм).
Задача 2
Штампы холодной вырубки стальных листов должны иметь высокую износостойкость и, по возможности, хорошую вязкость. Выберите сталь для этого назначения и рекомендуйте термическую обработку, после которой приведите значения твердости и структуру полученной стали. Объясните, в каких штампах: с наименьшей стороной 50 или 90 мм сталь будет иметь более высокие прочность и вязкость и причины этого различия. Приведите также метод термической обработки (способ нагрева), который может обеспечить упрочнение отдельных участков режущей кромки штампа.
Задача 3
В химическом производстве для изготовления деталей центробежных насосов и емкостей, контактирующих с агрессивной средой (40 %-й водный раствор серной кислоты), успешно использовали аустенитную коррозионно-стойкую сталь. Приведите марку кислотоупорной аустенитной коррозионно-стойкой стали, расшифруйте ее химический состав и объясните, какая термическая обработка обеспечит ее максимальную коррозионную стойкость. В связи с производственной необходимостью температуру среды потребовалось повысить до 200°С, вследствие чего резко снизилась коррозионная стойкость стали. Предложите и обоснуйте другую марку стали для этих условий эксплуатации или способ поверхностной защиты коррозионно-стойким покрытием.
Вариант 24
Разработайте технологический процесс изготовления подкрановой балки из двутавра с высокой полки 600 мм.
Задача 1
Завод проводит химико-термическую обработку массовых партий зубчатых колес диаметром 50 мм из стали 20 в термическом цехе. Зубчатые колеса поступали в термический цех из механического цеха, а затем вновь возвращались для окончательной обработки в механический цех. Для повышения производительности и сокращения длительности производственного цикла завод изменил марку стали и начал выполнять закалку с индукционного нагрева. Это позволило проводить термическую обработку непосредственно в потоке механического цеха. Приведите марку стали, из которой следует изготавливать зубчатые колеса, закаливаемые с индукционного нагрева. Укажите технологический режим обоих процессов термической обработки и сравните их по продолжительности операций.
Задача 2
Штампы для холодной чеканки медных сплавов и мягких сталей должны сочетать высокие твердость и сопротивление пластической деформации (что предупреждает преждевременное смятие и искажение рабочей фигуры штампа) с удовлетворительной вязкостью. Выберите марку стали для чеканочных штампов, укажите термическую обработку и структуру в готовом штампе. Объясните причины, по которым для этого назначения мало пригодны стали с высоким содержанием углерода ( 1%).
Задача 3
Выберите сталь для шарикоподшипника, работающего в агрессивной среде (10%-м растворе азотной кислоты), назовите режим упрочняющей термической обработки и получаемую структуру. Объясните, почему сталь ШХ15 непригодна для таких условий работы. Приведите химический состав выбранной стали. Обоснуйте возможность изготовления деталей крупногабаритных шарикоподшипников, работающих в неагрессивных средах, из цементуемых легированных сталей.
Вариант 25
Разработайте технологический процесс изготовления труб диаметром 200 мм. По трубе перемешается кислород под давлением.
Задача 1
Поршневые пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твердую поверхность; хорошо сопротивляющуюся износу (НRС 58...62). Укажите режим обработки, обеспечивающий получение требуемых свойств, если пальцы изготавливают массовыми партиями из сталей 20 и 45. Приведите химический состав сталей 20 и 45 и сравните продолжительность выдержки изделий из стали 20 при цементации и из стали 45 при других способах обработки для получения поверхностного твердого слоя толщиной 0,8..1,0 мм. Укажите цикл всех операций термической обработки поршневых пальцев из этих сталей и механические свойства в сердцевине изделия из сталей 20 и 45.
Задача 2
Пневматические долота, применяемые при разработке горных пород, должны обладать относительно высокой твердостью (55...58 НRС) и износостойкостью, но вместе с тем должны иметь достаточную вязкость, так как они испытают в работе ударные нагрузки. Укажите химический состав, марку углеродистой (для долот простой формы) и легированной сталей (для крупных долот сложной формы) и режим термической обработки, обеспечивающий получение требуемых структуры и твердости.
Задача 3
Выберите материал для изготовления впускных клапанов автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Укажите химический состав выбранного материала, влияние легирующих элементов на окончательную термическую обработку клапана, структуру и свойства стали.
Вариант 26
Разработайте технологический процесс изготовления проволочного нагревателя диаметром 5 мм для камерной печи.
Задача 1
Стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания с толщиной стенки 40 мм должны обладать высоким сопротивлением износу на поверхности. На заводе детали изготавливают из стали 20 с последующей цементацией и термической обработкой. В дальнейшем завод начал изготавливать цилиндры более ответственного назначения с повышенной износостойкостью и твердостью на поверхности не ниже НV 950... 1000. Эту твердость сталь должна сохранить при нагреве до 300...400° С. Укажите сталь, которую необходимо выбрать для этой цели, и изменения, которые следует внести в технологический процесс термической и, химико-термической обработки. Сравните оба процесса обработки по последовательности и продолжительности операций, а также механические свойства и твердость на поверхности и в нижележащих слоях, получаемые в результате изменения химического состава стали и применения каждого из этих процессов.
Задача 2
Формы литья металлов под давлением нагреваются в рабочем слое до высоких температур и при каждой заливке жидкого металла подвергаются попеременному нагреву и охлаждению и эрозионному воздействию. Приведите марку стали, пригодную для форм литья под давлением алюминиевых сплавов, и охарактеризуйте ее устойчивость против образования трещин разгара. Рекомендуйте режимы термической обработки и укажите структуру и свойства стали в готовой форме.
Задача 3
Выберите материал для изготовления черпаков землеройных машин, работающих в условиях абразивного изнашивания и динамических нагрузок. Расшифруйте химический состав, охарактеризуйте механические и технологические свойства и приведите режим термической обработки стали, объясните причины ее самоупрочнения при работе.
Вариант 27
Разработайте технологический процесс прессования латунных труб с использованием полунепрерывного литья.
Задача 1
Для повышения износостойкости стаканов цилиндров мощных двигателей внутреннего сгорания применяют азотирование. Выберите сталь, пригодную для азотирования, приведите химический состав, рекомендуйте режим термической обработки и режим азотирования и укажите твердость поверхностного слоя и механические свойства нижележащих слоев в готовом изделии. Сравните: твердость, получаемую при азотировании с получаемой при цементации; температуры, до которых может быть сохранена высокая твердость азотированного и цементованного слоев, при каком из этих процессов меньше деформация детали. Укажите возможный состав и толщину азотированного слоя.
Задача 2
Машиностроительный завод изготавливает детали при различных условиях резания. Резцами с большой скоростью резания обрабатывается легированная сталь твердостью НВ 300...350; резьбовыми фрезами с умеренной скоростью - стали твердостью НВ 200...220, плашками диаметром 60 мм с небольшой скоростью нарезается резьба на стали твердостью НВ 120...140. Подберите марку сплава (стали), для каждого из этих инструментов, обоснуйте сделанный выбор и сравните микроструктуру и основные свойства выбранных материалов.
Задача 3
Выберите сплав для производства камер сгорания реактивных двигателей, испытывающих кратковременный нагрев в сильно окислительной среде до температуры 1100...1200 °С. Укажите химический состав, структуру и свойства выбранного сплава. Предложите и обоснуйте режим термической обработки для получения заданных свойств. Обоснуйте выбор состава сплава, обеспечивающего максимальную жаростойкость.
Вариант 28
Разработайте технологический процесс глубокой вытяжки для получения стаканов толщиной 2 мм и высотой 250 мм из латуни марки Л68,
Задача 1
Несущие конструкции современных морских и речных судов должны иметь повышенные габариты и массу, если их изготавливают из углеродистой строительной стали обыкновенного качества. Выберите марку строительной стали с примерно таким же относительно низким содержанием углерода, но с пределом текучести в 1,5 раза более высоким, чем у стали марки Ст3, и хорошей свариваемостью. Объясните, какими путями может быть достигнуто указанное улучшение свойств.
Задача 2
Стальные стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания изготавливают штамповкой в горячем состоянии. Внутренняя полость образуется путем прошивки - вдавливанием пуансона в нагретый металл, устанавливаемый в специальной матрице. Пуансон работает в условиях попеременного нагрева (при прошивке) и охлаждения (после прошивки). Укажите температуры штамповки (прошивки) заготовок, если их изготавливают из стали 50. Выберите марку стали для изготовления пуансона диаметром 40 мм, обоснуйте сделанный выбор; укажите режим термической обработки и структуру стали в готовом пуансоне.
Задача 3
Зубчатые колеса грузовых автомобилей изготавливают из стали 25ХГТ. Какой вид упрочняющей химико-термической обработки (цементацию или нитроцементацию) целесообразно применить? Расшифруйте химический состав стали, укажите достоинства и недостатки указанных способов упрочнения. Опишите структуру и свойства упрочненных зубчатых колес.
Вариант 29
Разработайте технологический процесс литья лопаток газовой турбины по выплавляемым моделям.
Задача 1
Кузов автомобиля изготавливают холодной штамповкой с вытяжкой стального листа. Выберите марку стали для листа. Укажите химический состав стали и особенности ее производства, обеспечивающие повышенную способность к значительной вытяжке.
Задача 2
Изделия из пластмасс изготавливают прессованием при невысоком нагреве (~150°С). Материал прессформы, в которую прессуется пластмасса, должен обладать высокой износостойкостью. Выберите марки сталей и режимы упрочняющей обработки для двух пресс-форм небольших размеров простой формы и сложной формы. При этом учтите, что обрабатываемость стали резанием при механической обработке прессформы должна быть хорошей. Кроме того, деформация плоских прессформ при термической обработке должна быть минимальной. Укажите структуру и механические свойства сталей в готовом изделии.
Задача 3
Для изготовления некоторых деталей драги, работающей в северных условиях, первоначально применяли нормализованную сталь ВСт3кп. При понижении температуры воздуха до -50°С резко участились случаи поломок названных деталей. Объясните причины поломок деталей, их зависимость от химического состава стали и термической обработки. Предложите марку стали для замены ВСт3кп. Рекомендуйте режим термической обработки выбранной стали, опишите структуру, поясните понятие «северная сталь».
Вариант 30
Разработайте технологический процесс изготовления чугунных водонапорных труб диаметром 200 мм методом центробежного литья.
Задача 1
В термическом цехе обрабатывают зубчатые колеса диаметром 30 мм из стали 20Х. Цех отказался от выполнения цементации в твердом карбюризаторе и наметил более прогрессивный процесс газовой нитроцементации. Сравните условия и режим всего цикла химико-термической и термической обработки зубчатых колес в случае выполнения цементации в твердом карбюризаторе и газовой нитроцементации. Требуемая толщина поверхностного слоя 0,4...0,6 мм. Укажите микроструктуру и твердость на поверхности и механические свойства в сердцевине после окончательной обработки.
Задача 2
Выберите марку стали для изготовления топоров. Лезвие топора не должно сминаться или выкрашиваться в процессе работы, поэтому оно должно иметь твердость в пределах 50...55 НRС на высоту не более 30...40 мм; остальная часть топора не подвергается закалке и должна иметь более низкую твердость. Укажите химический состав стали, режим термической обработки, обеспечивающий получение твердости в пределах 50...55 НRС, а также способ закалки, позволяющий получить эту твердость только в лезвии топора. Сравните виды структур в разных зонах топора по высоте.
Задача 3
Предложите марку недорогой стали для изготовления тяжелонагруженных зубчатых колес с модулем зуба 6...7, а также технологию ее упрочнения, обеспечивающую твердость поверхностного слоя 58...62 НRС и сердцевины не менее 35 НRС. Следует учесть, что колесо имеет диаметр 350 мм, высоту 50 мм и эксплуатируется в условиях запыленности при воздействии слабоагрессивных сред.