Экзаменационный билет 20

Структура решетки[править]

Атомы расположены в центрах ячеек и вершинах простой кубической решетки. Область пространства, лежащая ближе к данному атому, чем к остальным атомам,^[1] для ОЦК решетки представляет собой ромбододекаэдр

Распространенность в природе[править]

Этой решеткой обладает железо (при не слишком высокой температуре), щелочные металлы, а также барий, ванадий, вольфрам, молибден, хром и др

Геометрия решетки[править]

Орты (единичные векторы) n α, задающие направление от некоторого атома кристаллической решетки к его ближайшим соседям, могут быть представлены в виде:

n 1,2,3,4,5,6,7,8=1/√3 * (± i ± j ± k)

где i, j, k — орты Декартовой системы координат.

2. Сила резания. Чтобы с обрабатываемой заготовки снять стружку, необходимо преодолеть силу сцепления частиц металла между собой. Сопротивление металла резанию вызывает силу, которая преодолевается резцом. Эта сила называется силой резания и обозначается буквой Р.

Сила, приложенная со стороны резца и равная силе резания, деформирует срезаемый слой, в результате чего образуется стружка. В зависимости от условий работы величина силы резания может значительно колебаться.

Сила резания Р действует не по направлению главного рабочего движения, а составляет с этим направлением некоторый угол (рис. 11). Для практических целей оказывается удобным рассматривать эту силу, разложив ее на три взаимно-перпендикулярные составляющие Р_z, Р_y и Р_x. Направление составляющей Р_z совпадает с направлением главного рабочего движения. Величина ее обычно лишь незначительно меньше полной силы Р, поэтому составляющую Р_z называют силой резания.

Сила Р_z изгибает резец и стремится сдвинуть заготовку в плоскости главного рабочего движения. Исходя из величины этой силы производят расчеты механизма главного рабочего движения станка, определяют необходимую мощность электродвигателя, силу закрепления заготовки и размеры резца, обеспечивающие его прочность и жесткость.

Составляющая Р_y действует в вертикальном направлении и называется нормальной, или вертикальной, составляющей силы резания. Она стремится оттолкнуть резец от заготовки, а последнюю прижимает к столу станка.

Составляющая Р_x действует в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению главного рабочего движения и называется боковой составляющей силы резания, или силой подача. Эта сила стремится вывернуть резец из резцедержателя, изгибает резец и стремится сдвинуть заготовку в плоскости движении подачи.

Между тремя указанными составляющими силы резания существует определенное соотношение. При работе острым проходным строгальным резцом можно считать, что сила подачи составляет примерно 25%, а вертикальная составляющая - 40% от силы резания, т. е.:

Р_x ≈ 0,25Р_z, (10)

Р_y ≈ 0,4Р_z. (11)

Понятие о мощности. В процессе строгания станок совершает определенную работу. В зависимости от его мощности одна и та же работа может быть произведена за различное время. Мощность станка характеризуется работой, которую он осуществляет в одну секунду.

Обычно работа измеряется в килограммометрах (кгм) или в ньютон-метрах (Нм), а мощность - в лошадиных силах (л. с.) или киловаттах (кВт). 1 Нм - это работа которая производится при поднятии 0,1 кг на 1 м. Мощность в 1 л. с. позволяет выполнить за 1 сек. работу в 75 кгм или в 750 HM.

Зная силу резании Р_z в Н, и скорость резания υ, в м/мин, мы может определить работу, которая производится в 1 сек.; эта работа будет равна Р_z*υ/60. Так как 1 л. с.=75 кгм/сек., то для того, чтобы определить мощность, расходуемую на резание N_рез, работу, в кгм/сек., надо разделить на 75:

N_рез = (Р_z*υ)/(60*75) л.с. (13, а)

В большинстве случаев мощность электродвигателей указывается и киловаттах; 1 кВт в 1,36 раза больше 1л. с. Мощность резании в киловаттах будет равна:

N_рез = (Р_z*υ)/(60*75*1.36) кВт (13, б)

или

N_рез = (Р_z*υ)/(60*102) кВт (13, в)

Пример 1. Определить мощность резания при строгании плитки из стали с σ_в = 650 Н/мм² (С_р=160), если t = 5 мм; s = 0.7 мм/дв. ход; υ=30 м/мин.
Решение. По формуле (12) определяем силу резания:

Р_z =10*С_р*t*s^0,75 = 1600*5*0.7^0,75 = 1600*5*0,765 = 6120 Н.

По формуле (13, в) находим N_рез:

N_рез = (Р_z*υ)/(60*102) = (6120*30)/(60*102) = 3 кВт.

Мощность резания необходимо знать для выбора станка. Мощность электродвигателя станка всегда должна быть несколько больше мощности резания. Дело в том, что часть мощности затрачивается не на полезную работу, а на потери в станке и двигателе (на трение в подшипниках и передачах и пр.). Эти потери учитываются коэффициентом полезного действия станка η.

Мощность электродвигателя определяется по следующей формуле:

N_9.д = N_рез/η кВт (14)

Коэффициент полезного действия зависит от конструкции станка. Вместе с тем один и тот же станок имеет различный коэффициент полезного действия при различных скоростях.

Для самой приближенной оценки потребной мощности электродвигателя можно принять, что в среднем коэффициент полезного действия строгального станка равен 0,7. Тогда

N_9.д = 1,43*N_рез кВт (15)

Пример 2. По условиям предыдущей задачи определить потребную мощность электродвигателя станка.
Решение. Согласно формуле (15) находим:

N_9.д =1,4З*3 = 4,29 кВт.

Пример 3. Определить, достаточна ли мощность электродвигателя продольно-строгального станка модели 7231А (к. п. д. η=0,75) для обработки стальной заготовки (σ_в = 650 Н/мм²; С_р = 160) четырьмя резцами, закрепленными в четырех суппортах, при υ=30 м/мин., t=8 мм и s=2 мм/дв. ход. Мощность электродвигателя станка N_э.д.=16 кВт.
Решение. По формуле (12) определяем силу резания при работе одним резцом:

Р_z =10*С_р*t*s^0,75 = 1600*8*2^0,75 = 1600*8*1.68 = 21500 Н.

По формуле (13, в) находим мощность, расходуемую на резание одним резцом:

N_рез = (Р_z*υ)/(60*102) = (21500*30)/(60*102) = 10,5 кВт.

При работе четырьмя суппортами мощность, расходуемая на резание, составит:

N_рез = 10,5*4 = 42 кВт.

В этом случае согласно формуле (15) потребная мощность электродвигателя будет равна:

N_9.д = 1,43*N_рез = 1,43*42 = 60кВт,
что почти в 4 раза превышает мощность электродвигателя станка.

Отсюда следует, что при заданном режиме резания работа на станке 7231А одновременно четырьмя суппортами невозможна. Можно работать лишь одним суппортом.

3. Отпуск металлов, вид термической обработки, заключающийся в нагреве закалённого сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин «Отпуск (металлов)» применяют главным образом к сталям. Процессы распада зафиксированного закалкой состояния других сплавов чаще называют старением (см. Старение металлов). Основное назначение Отпуск (металлов) — достижение необходимых свойств стали, в особенности оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости. С повышением температуры свойства стали изменяются постепенно, однако наблюдаются сравнительно узкие интервалы температур резкого их изменения. В соответствии с этими интервалами различают первое (100—150° С), второе (250—300° С) и третье (325—400° С) превращения. При первом происходит уменьшение, при втором — увеличение, при третьем — значительное уменьшение объёма металла.

С повышением температуры Отпуск (металлов) твёрдость и прочность понижаются, пластичность и ударная вязкость повышаются; понижается критическая температура хладноломкости (Т _кр). При Отпуск (металлов) до 300° С повышается сопротивление малым пластическим деформациям. При Отпуск (металлов) в интервалах температур 300—400° С и 500—600° С, особенно в легированных сталях, наблюдается падение ударной вязкости и повышение Т _кр — явления необратимой и обратимой отпускной хрупкости. Быстрое охлаждение после Отпуск (металлов) при 600—650° С и легирование Mo, W подавляют обратимую хрупкость. Низкий Отпуск (металлов) (120—250° С) главным образом уменьшает склонность к хрупкому разрушению и используется при термообработке инструментальных, цементуемых и высокопрочных конструкционных сталей, Отпуск (металлов) при 300—400° С применяется при термообработке пружин и рессор, высокий Отпуск (металлов) (450—650° С) — при термообработке деталей машин, испытывающих динамические и вибрационные нагрузки.

21б

Гексогональная плотноупакованная решетка[править]

Структура решетки[править]

Гексагональная плотноупакованная решетка, сокращенно ГПУ, отличается от простой гексагональной тем, что в центр объема каждой второй треугольной призмы помещен дополнительный узел. При этом весь кристалл оказывается составлен из правильных тетраэдров. Это накладывает строгое условие на соотношение между высотой призмы c и длиной ее основания a: c/a = {8/3}1/2. Хотя решетки с другим близким к этому значением c/a часто рассматривают как слабодеформированный вариант ГПУ.

Орты образующие решетку[править]

n 1,4=± i, n 8,11=√3/3* j ±√3/6* k, n 2,3,5,6,=±1/2* i ±√3/2* j, n 7,9,10,12=±1/2 i −√3/6* j ±√6/3* k

2. при увеличении глубины резания соответственно увеличивается площадь срезаемого слоя (f = t × So) и объем деформируемого материала, при увеличении подачи также увеличивается площадь срезаемого слоя, аппроксимированная зависимость представлена на рис. 26, а; - замедление роста Pz, Ру, Рх при увеличении подачи объясняется тем, что при увеличении подачи соответственно увеличивается толщина среза; - известно, что с увеличением толщины среза уменьшается деформация в зоне резания, о чем свидетельствует снижение коэффициента укорочения Kf (см. рис. 26, а). Это и приводит к замедлению роста Pz, Ру, Рх.

Белый чугун

В них весь углерод находится в связанном виде (Fe₃C). В зависимости от количества углерода делятся на:

— эвтектические (4,3 % углерода);

— заэвтектические (4,3-6,67 % углерода).

Цементит в изломе — светлый, поэтому такие чугуны назвали светлыми.

Белые чугуны применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путём отжига.

Серый чугун

Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна:феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил своё название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготавливают детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Высокопрочный чугун