Н. Г. Сычев Производственные технологии Ответы на экзаменационные вопросы

Вид материалаЭкзаменационные вопросы

Содержание


2.1. Стандарт и стандартизация.
Технический регламент (ТР)
Технический кодекс установившейся практики
Технические условия
Объекты технического нормирования, объекты стандартизации
Основными целями
2.2. Основные принципы стандартизации
2.3. Стандарты предприятия, отрасли, региона, государства, международные стандарты.
3.1. Заготовки для изготовления деталей машин.
3.2. Технико-экономические показатели производства и применения металлов и сплавов в народном хозяйстве.
3.3. Чугун, способы его выплавки, назначение и область его применения.
3.4. Сталь, способы ее выплавки, назначение и область ее применения.
3.5. Цветные металлы сплавы, способы их получения, применение их в промышленности.
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Раздел 2.Технологический процесс и стандартизация

2.1. Стандарт и стандартизация.

Техническое нормирование - деятельность по установлению обяза­тельных для соблюдения технических требований, обеспечивающих не только безопасно­сть продукции для жизни и здоровья людей, но также и безопасность процессов ее разработки, производства, эксплуатации (ис­пользования), хранения, перевозки, реализации и утилизации.

Техническое нормирование направлено на то, чтобы обеспечить на рынке достижение необходимого баланса между интересами потребителя и изготовителя, базирующегося на анализе рисков использования продукции и обеспечении защиты потребителя от опасной продукции.

Объектами технического нормирования и стандартизации являются:
  • продукты труда (товары и услуги),
  • повторяющиеся процессы производства, эксплуатации (использо­вания), хранения, перевозки, реализации и утилизации продукции,
  • организационно-методические требования и общетехнические правила.

В процессе технического нормирования и стандартизации разрабатываются нормы, правила, требова­ния, оформляемые в виде ряда документов, основными из которых являются:

- технические регламенты (ТР);

- технические кодексы (ТКП);

- стандарты (международные, межгосударственные, государствен­ные, стандарты организаций);

- технические условия (ТУ).

Технический регламент (ТР) - технический нормативный правовой акт, разработанный в процессе технического нормирования, устанавливаю­щий непосредственно и (или) путем ссылки на технические кодексы установившейся практики и (или) на государственные стандарты обязательные для соблюдения технические требования, связанные с безопасностью продукции, процессов ее разработки, производства, эксплуатации (использования), хра­нения, перевозки, реализации и утилизации или оказания услуг.

Технический кодекс установившейся практики (технический ко­декс или ТКП) - технический нормативный правовой акт, разработанный в процессе стандартизации, содержащий основанные на результатах устано­вившейся практики технические требования к процессам разработки, произ­водства, эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации и утилизации продукции или оказанию услуг.

Стандарт - технический нормативный правовой акт, разработанный в процессе стандартизации на основе согласия большинства заинтересованных субъектов технического нормирования и стандартизации и содержащий тех­нические требования к продукции, процессам ее разработки, производства, эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации и утилиза­ции или к оказанию услуг.

Технические условия (ТУ) — технический нормативный правовой акт, разработанный в процессе стандартизации, утвержденный юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем и содержащий технические требования к конкретным типу, марке, модели, виду реализуемой продукции или оказываемой услуге, включая правила приемки и методы контроля.

Объекты технического нормирования, объекты стандартизации - продукция, процессы ее разработки, производства, эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации и утилизации или оказание услуг;

Применяемые нормативные документы в системе стандартизации Республики Беларусь: Технический регламент (ТР), Технический кодекс установившейся практики (ТКП), Государственные стандарты Республики Беларусь (СТБ); Международные стандарты (ИСО и МЭК); Региональные стандарты (ГОСТ - межгосударственный стандарт стран СНГ, EN – стандарты европейской организации по стандартизации); Руководящий документ отрасли (РД); Стандарты предприятий (СТП); Технические условия (ТУ); Техническое описание (ТО).

Большую роль в повышении качества сырья, материалов и готовой продукции играет стандартизация.

Стандартизация - деятельность по установлению технических требо­ваний в целях их всеобщего и многократного применения в отношении по­стоянно повторяющихся задач, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в области разработки, производства, эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации и утилизации продукции или оказания услуг.

Основные результаты деятельности стандартизации – это повышение степени соответствия продукта (услуги), процессов их функциональному назначению, устранение технических барьеров в международном товарообмене, содействие научно-техническому прогрессу и сотрудничеству в различных областях.

Основными целями технического нормиро­вания и стандартизации в Республике Беларусь являются:

- обеспечение защиты жизни, здоровья и наследственности человека, имущества и охраны окружающей среды;

- повышение конкурентоспособности продукции (услуг);

- соблюдение технической и информационной совместимости, а также взаимоза­меняемости продукции;

- обеспечение единства измерений;

- устранение технических барьеров в торговле;

- рациональное использование ресурсов.

2.2. Основные принципы стандартизации:

– взаимное стремление всех заинтересованных сторон, разрабатывающих, изготавливающих и потребляющих продукцию, к достижению общего согласия с учетом мнения каждой из сторон по управлению многообразием продукции, ее качеству, экономичности, применимости, совместимости и взаимозаменяемости, ее безопасности для жизни, здоровья людей и имущества, охране окружающей среды и другим вопросам, представляющим взаимный интерес;

– программно-целевое планирование работ по стандартизации;

– техническая, экономическая, социальная обоснованность разработки нормативных документов по стандартизации;

– преемственность при применении нормативных документов по стандартизации;

– комплексность стандартизации взаимосвязанных объектов, включая метрологическое обеспечение, путем согласования требований к этим объектам, к средствам измерений и увязкой сроков введения в действие нормативных документов по стандартизации;

– гармонизация нормативных документов по стандартизации с международными, региональными и национальными стандартами других государств;

– соответствие требований нормативных документов по стандартизации современным достижениям науки, техники, передового опыта, а также законодательным актам, нормам и правилам органов, выполняющих функции государственного надзора;

– взаимосвязь и согласованность нормативных документов по стандартизации всех уровней;

– открытость информации о действующих нормативных документах по стандартизации;

– утверждение стандартов на основе достижения согласия всеми заинтересованными сторонами;

– пригодность нормативных документов по стандартизации для их применения в целях сертификации.

2.3. Стандарты предприятия, отрасли, региона, государства, международные стандарты.

Стандарты принято делить на категории и виды.

Вид стандарта определяется спецификой объекта стандартизации и содержанием стандарта. Выделяют стандарты:
  • основополагающие,
  • термино­логические,
  • стандарты на методы испытаний,
  • стандарты на продукцию, про­цесс (услугу).

Категория стандарта зависит от сферы его действия, под которой по­нимают территориальный признак распространения требований документа. Установлены следующие категории стандартов:
  • международные,
  • межгосу­дарственные (региональные),
  • государственные (национальные),
  • стандарты организаций.

Стандарты на продукцию серийного и массового производства содержат полную техническую характеристику стандартизируемой продукции. Они предусматривают типы, виды, марки, формы, размеры изделий и материалов, которые должны выпускаться по определенным группам продукции, с учетом качественных показателей и норм (физико-механические свойства, химический состав, степень чистоты материалов, внешний вид и т.п.). Одновременно предусматриваются правила приемки и методы испытаний, необходимые для проверки с определенной точностью установленных норм, требований и характеристик. Сегодня стандартизированы требования к организационным системам предприятий, направленных на обеспечение качества продукции, созданы системы управления качеством продукции на предприятии, стандартизированы принципы, методы и подходы в этом направлении.

Применение стандартов обеспечивает взаимозаменяемость отдельных деталей и целых узлов машин и механизмов, позволяет лучше исполь­зовать сырье, материалы, топливо и энергию, способствует специализации производства, внедрению новой техники. Снижаются затраты на внедрение в производство стандартных технологических процессов и методов, используемых при проектировании и изготовлении продукции. Особое место занимает унификация. Унификация – это выбор оптимального числа размеров или видов продукции, процессов или услуг (основана на рациональном сокращении излишнего многообразия типов, типоразмеров изделий, их частей, материалов, методов испытаний и т.п.). Применение стандартных деталей и сборочных единиц позволяет создавать изделия по агрегатному и модульному принципу.

Раздел 3. Технологические процессы в машиностроении

3.1. Заготовки для изготовления деталей машин. Технико-экономическое обоснование выбора типа заготовок. Современные машины и приборы состоят из большого количества деталей, изготовленных из разнообразных материалов, которые значительно отличаются друг от друга химическим составом, физико-механическими и технологическими свойствами, внешним видом и стоимостью.

Значительная часть деталей машин изготавливается из металлов и сплавов, поскольку они должны иметь определенную прочность. К основным механическим свойствам металлов относятся: предел текучести, предел прочности, ударная вязкость, твердость. Предел текучести – это растягивающее напряжение, при котором пластическая деформация начинает расти без увеличения нагрузки. Предел прочности – это условное напряжение, получаемое делением максимальной нагрузки, выдерживаемой при растяжении образцом, на площадь его поперечного сечения. Различают предел прочности при растяжении и при сжатии материала. Твердость сплава определяется путем вдавливания в поверхность изделия сталь­ного закаленного шарика, пирамиды или конуса с определенным усилием на соответствующих приборах. По величине отпечатка и определяется твердость металла. В зависимости от способа определения различают твердость по Бринеллю, по Виккерсу и Роквеллу. По Бринеллю твердость обозначают в единицах НВ, по Виккерсу – в единицах HV, по Роквеллу – в единицах НRА, НRВ или для твердых металлов и сплавов в НRC. Например, максимальная твердость закаленной стали не превышает 65 HRC, твердого сплава ВК15–80 HRC, алмаза – 90 HRC.

Технологические свойства металлов характеризуются, пластичностью, обрабатываемостью резанием, свариваемостью, упрочняемостью, покаливаемостью, литейными свойствами.

Металлы и сплавы при одном и том же химсоставе могут иметь различное структурное строение в зависимости от применяемых методов и режимов термической и механической обработки. Различают макро- и микроструктуру. В частности, сталь после закалки имеет мелкозернистую микроструктуру.

Технологические свойства металлов и сплавов во многих случаях оказывают решающее влияние на выбор материала и вида заготовки для будущей детали. Известно, что некоторые марки стали относятся к так называемым труднообрабатываемым; для их обработки требуется обеспечить особые условия. Поэтому, несмотря на прекрасные прочностные показатели этих сталей, часто выбор падает на более технологичный материал в обработке, хотя и менее прочный.

Известно, что заготовки из металлов и сплавов поставляют в виде слитков, проката (блюмов, слябов, сортового профиля, труб, листов), кованных, прессованных, тянутых и гнутых профилей. В настоящее время выпускаются десятки тысяч типоразмеров заготовок и профилей из различных материалов. Выбор оптимального типа и вида заготовки часто является сложной задачей, решение которой определяет эффективность технологического процесса. Методика выбора заготовки основана на последовательном анализе следующих данных: прочности и твердости, эксплуатационной надежности материала; его способности выдерживать заданную температуру, обеспечивать требуемые показатели коэффициента трения, теплопроводности, электропроводности, коррозионной стойкости; показателей технологичности обработки; стабильности химических и физико-механических свойств материала заготовки во время ее обработки и эксплуатации детали, стоимости. Учитываются также требования, диктуемые необходимостью материалосбережения и максимально возможной автоматизации подачи заготовок в зону обработки. При массовом изготовлении штампованных деталей из листа желательно заготовку иметь в виде ленты или листа, а при изготовлении гвоздей и мелких винтов и болтов – в виде бухты калиброванной проволоки. Использование длинномерных заготовок создает оптимальные условия для организации непрерывного технологического процесса металлообработки. Однако достаточно часто эффективно во многих производствах применяют и штучные заготовки, что объясняется более распространенным индивидуальным и серийным типом производства.

Штучные заготовки получают преимущественно из длинномерного проката посредством его разделения различными способами, которые могут быть отходными и безотходными. Предпочтение следует отдавать таким безотходным методам, как резка проката на ножницах, пресс-ножницах, в штампах, сущность которых состоит в пластическом смещении одной части заготовки относительно другой. К отходным способам относятся: газопламенная, электродуговая, лазерная и плазменная резка; отделение заготовок с помощью зубчатых дисковых и ленточных пил, фрез, резцов, абразивных дисков, пил трения, струи жидкости под высоким давлением и т.п.

При выборе способа разделения длинномерных металлических заготовок необходимо тщательно анализировать все положительные и отрицательные технологические, технические и экономические стороны. Например, при горячей резке проката на пресс-ножницах затраты энергии могут быть такие, что вся экономия металла несопоставима с огромными энергетическими потерями. Может быть более выгодна резка заготовок на ленточных пилах, где затраты энергии в 5–8 раз ниже. Кроме того, это оборудование более дешевое и занимает меньшую площадь. При выборе способа разделения необходимо учитывать и возможное изменение свойств материала и возникновение дефектов в зоне его разделения. В некоторых случаях это оказывает решающее значение на выбор способа разделения (раскроя) заготовки.


3.2. Технико-экономические показатели производства и применения металлов и сплавов в народном хозяйстве. Металлы и сплавы в современном производстве играют очень важную роль так как во многих случаях только они могут обеспечить требуемую прочность и надежность, износостойкость и долговечность, стабильность физико-механических свойств в процессе эксплуатации большинства изделий. В настоящее время во всем мире применятся несколько десятков тысяч различных сплавов, но наибольшее применение получила сталь, которой ежегодно выплавляется около одного миллиарда тонн. В промышленно развитых государствах перерабатывается не менее 500кг стали на человека. В частности Республика Беларусь ежегодно перерабатывает около 6 млн. тонн стали и превращает ее в автомобили, трактора, землеройные машины, строительные конструкции и т. д. В настоящее время в мире производится около миллиарда тонн стали различных марок (около 30 тысяч), которые применяются в зависимости от свойств в различных изделиях, используемых в народном хозяйстве. Таким образом, экономическое развитие страны во многом определяется технико-экономическими показателями производства стали и прогрессивностью технологических процессов ее обработки. Не менее 80% стали подвергается прокатки, в результате которой получают листы, сортовой прокат, трубы и специальные виды заготовок. Чем больше типоразмеров проката применяется при изготовлении некоторых изделий (автомобиля, трактора и т.п.), тем более рационально будет использованы стальные заготовки и будет меньше отходов. Попутно будет достигнуто более высокое качество металлоизделий.

Другой железоуглеродистый сплав – чугун применяют в промышленности реже в связи с тем, что он по прочности и ударной вязкости значительно уступает стали. Очень большим преимуществом чугуна является его высокая технологичность обработки и относительно низкая стоимость. Применяется для изготовления станин и корпусов оборудования, печной арматуры, водопроводной арматуры, решеток, задвижек и т. д.

Эффективность использования металлических сплавов оценивают коэффициентом использования материала К и. м.= Qм /Qд , где Qм- масса металлазаготовок, Qд – масса деталей изготовленных из этих заготовок. Выплавка стали, ее последующая прокатка, изготовление из проката заготовок (поковок, штамповок и т.п.), обработка заготовок требует затрат большого количества энергоресурсов и труда. В связи с этим К и.м. характеризует научно-технический и экономический уровень металлообработки.

Цветные металлы и сплавы в Республике Беларусь не выплавляют из руды. В электропечах плавят отходы цветного металла и тем самым производят небольшое количество литья. Преимущественно изделия из цветных металлов и сплавов получают из импортного литья и проката. Достаточно широко у нас применяют алюминий и алюминиевые сплавы (электрические провода, кабели, посуда, листы, трубы и т.п.), медь и медные сплавы (электрические провода и клеммы, листы, трубы, водопроводная арматура, дверная и оконная фурнитура, подшипники скольжения и т.д.). Остальные цветные металлы и сплавы применяют очень редко. Применение цветных металлов и сплавов в различных отраслях народного хозяйства должно быть технически и экономически обоснованным, поскольку они значительно дороже железоуглеродистых сплавов (черных металлов), например, алюминий дороже малоуглеродистой стали в 6 раз, медь - в 7,5 раза, вольфрам - в 75 раз, титан - в 160 раз.


3.3. Чугун, способы его выплавки, назначение и область его применения. Чугун – это железоуглеродистый сплав, содержание углерода в котором превышает 2 %. Кроме железа и углерода, в состав чугуна могут входить и другие химические металлические и неметаллические элементы. Различают чугуны легированные, содержащие хром, марганец, никель и другие элементы, а также нелегированные, серый и белый чугун, ковкий, высокопрочный, жаростойкий, жаропрочный, коррозионностойкий, антифрикционный и др.

Чугун используется как конструкционный материал для изготовления достаточно широкой номенклатуры деталей (секции отопительных радиаторов, корпусы редукторов и коробок передач, блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, трубы и трубопроводная арматура, станины оборудования, тормозные диски и колодки автомобилей, шкивы и др.). Кроме того, чугун является исходным сырьем (полуфабрикатом) для выплавки стали.

Выплавку чугуна производят в доменных печах, в вагранках и электропечах. Исходным сырьем являются железная руда и металлолом. На машиностроительных предприятиях преимущественно используется металлолом черных металлов, который переплавляют в вагранках или в электропечах. Требуемый химический состав чугуна получают путем выжигания излишков углерода и добавки к расплаву различных ферросплавов и раскислителей. Отличительной особенностью чугуна является его высокая технологичность, способность легко заполнять сложные формы, возможность получения тонкостенного и ажурного литья, а также он хорошо противостоит агрессивной среды.


3.4. Сталь, способы ее выплавки, назначение и область ее применения. Сталью называют железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2 %. По химическому составу сталь разделяют на углеродистую и легированную, а по качеству – на сталь обыкновенного качества, качественную, повышенного качества и высококачественную. Углеродистая сталь обыкновенного качества обозначается Ст. и цифрами 0, 1, 2, 3 и т. д. до 6 (Ст.3; Ст.6). Увеличение номера указывает на повышение содержания углерода. Если сталь кипящая, то после цифр ставят буквы кп, полуспокойная – пс, спокойная – сп (Ст.3кп; Ст.5сп) Углеродистая качественная сталь маркируется двумя цифрами: 05, 08, 10, 15, 20 и т. д., до 60, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (Сталь40; Сталь50) В легированных сталях первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буквы за цифрами означают, что в составе стали имеются легирующие элементы. Например, сталь 40ХН, 30ХГС, 30Х2, ГН2. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах процента. Если содержание легирующего элемента менее 1,5 %, то цифра отсутствует. Углеродистая инструменталь­ная сталь обозначается буквой У и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента (сталь У7, У8, У10, У12). Для высококачественной стали дополнительно ставят букву А (сталь У10А, сталь У12А и т. д.).

Таким образом, уже сама маркировка стали указывает на то, что основное влияние на ее физико-механические свойства оказывает содержание углерода. Наличие в химсоставе стали таких металлов, как хром, никель, вольфрам, титан, ванадий и др., придают ей специальные свойства. В частности, хром и никель повышают коррозионную стойкость (Сталь Х18Н9; Сталь 40Х13), вольфрам и ванадий повышают вязкость стали (Р6М3). Условное обозначение марок стали предусматривает использование русских букв на наличие в составе сплава определенных химических элементов, например, буква Х указывает на наличие хрома, Н – никеля, Т – титана, К – кобальта, Ф – ванадия, Г – марганца, С – кремния и т. п. За рубежом применяют другие системы обозначения марок сталей, в частности, в системе кодов Американского института черной металлургии применяется кодирование четырьмя цифрами, первые две цифры обозначают тип стали( углеродистая, хромистая, молибденовая, вольфрамохромистая, никелевая и т.д.).


3.5. Цветные металлы сплавы, способы их получения, применение их в промышленности. Из цветных металлов наибольшее применение получили: алюминий, медь, титан, магний и их сплавы. Они обладают такими свойствами, которые позволяют изготавливать уникальные изделия, обладающие небольшим весом, высокой электро- и теплопроводностью, устойчивостью к агрессивной среде и т. д.

Алюминий имеет относительно низкую плотность, малое удельное электросопротивление, высокую теплопроводность и пластичность, отличается хорошей коррозионной стойкостью. Алюминий выпускают высокой чистоты (А999 с 0,001 % примесей), технической чистоты (А85, А8, А7, А7Е, А0,), технически деформируемый (АД0, АД00, АД000, АД0Е, АД1, АД.). Алюминиевые сплавы бывают деформируемые и литейные (из них изготавливают заготовки методами резания и литья). Алюминий и его сплавы нашли широкое применение для создания легких конструкций различных устройств (самолеты, ракеты, транспорт, детали приборов и бытовой техники, конструктивные элементы зданий и строительных сооружений). Для получения алюминиевых сплавов с различными свойствами алюминий легируют другими металлами, наиболее часто используют для этого медь, магний, марганец, цинк, кремний. В промышленности известно более 60 марок алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы отличаются высокой удельной прочностью, простотой изготовления из них полуфабрикатов и деталей, высокой стойкостью против коррозии, повышенными пластическими характеристиками при низких температурах. Конструкции из алюминиевых сплавов обладают высокой сейсмостойкостью, огнестойкостью и имеют хороший внешний вид. Металлургическая промышленность поставляет алюминий и его сплавы в виде плоских и профилированных листов, прутков различной формы поперечного сечения, труб, проволоки, фольги и слитков.

Медь отличается высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью и легко поддается различным видам обработки. Широко применяется в электротехнической промышленности (электрические провода и контакты), машиностроении и приборостроении. Из медных сплавов наибольшее распространение получили латуни (сплав меди с цинком) и бронзы (сплав меди с другими химическими элементами, кроме цинка). Достаточно широко применяются оловянные, алюминиевые, бериллиевые и кремнистые бронзы. Латунь Л62 содержит 62% меди, остальное – цинк, широко применяется для изготовления галантерейных изделий и недорогих декоративных украшений, мебельной фурнитуры и элементов отделки строительных объектов.

Титан и титановые сплавы являются перспективными материалами, из которых можно изготавливать легкие, высокопрочные и коррозионностойкие детали. В частности, производство современных летательных устройств немыслимо без применения титана. Среди конструкционных металлов титан по распространенности в земной коре занимает четвертое место, уступая железу, алюминию и магнию. Основное достоинство титановых сплавов - легкость, сочетающаяся с высокой прочностью и вязкостью. Другое отличительное свойство этих сплавов - высокая коррозионная стойкость, превосходящая нержавеющую сталь. Кроме того они обладают высокой жаростойкостью, что успешно используется для изготовления лопаток турбореактивных двигателей.

Титановые сплавы подразделяют на литейные и деформиуемые. Наиболее распространены литейные сплавы ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ1Л. Титан легируют алюминием, хромом, марганцем, оловом, железом, ванадием, молибденом и таким образом придают ему нужные для различных целей свойства. Титановые сплавы, обладая высокой химической стойкостью и жаростойкостью, во многих случаях трудно обрабатываются давлением и резанием, имеют удовлетворительную технологичность при обработке, поэтому требуют строгого соблюдения специальных режимов обработки.

Магний и его сплавы благодаря малой плотности, высокой удельной прочности и способности поглощать вибрацию нашли широкое применение в авиации, автостроении, машино- и приборостроении. Литейные и деформируемые магниевые сплавы находят эффективное применение во многих отраслях народного хозяйства в виде отливок, поковок, штамповок, листовых полуфабрикатов, профилей труб и т.п.

Все цветные металлы и сплавы выплавляют из соответствующих руд и материалов методами электрометаллургии или электрохимии, что требуют огромных затрат энергии. В связи с этим до настоящего времени их производство достаточно дорогостоящее. Изделия из цветных металлов и сплавов применяют только в технически и экономически обоснованных случаях, там, где нецелесообразно применить черные металлы и сплавы. Перспективным является создание композиционных материалов, в которых сталь выполняет роль, несущую основную нагрузку и преимущественно определяет прочностные параметры изделия, а цветные металлы придают ему, например, свойство противостоять коррозии, уменьшать контактное трение, облагораживать внешний вид изделий.