Н. Г. Сычев Производственные технологии Ответы на экзаменационные вопросы
Вид материала | Экзаменационные вопросы |
- Н. Э. Баумана Москва | 2007 Производственные наукоемкие технологии Ответы на экзаменационные, 470.81kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы по истории России 11 класс, 4049.18kb.
- Ответы на экзаменационные билеты по истории России (9 класс), 1163.56kb.
- Экзаменационные вопросы. Учкекен 2005 Составитель к э. н. Кумыкова А. М. Настоящее, 1733.51kb.
- Елина Елена Валентиновна, гбоу нпо «Профессиональный лицей №12» Элементы проникающей, 62.09kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): Основы, 251.67kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): Алгоритмические, 158.13kb.
- Л. Н. Гумилева отдел международных образовательных программ экзаменационные вопросы, 38.83kb.
- Л. Н. Гумилева отдел международных образовательных программ экзаменационные вопросы, 37.32kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 154. Введение, 283.97kb.
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.