Практические занятия и примеры выполнения

Ниже приведены некоторые примерные задания и вопросы, последовательность выполнения заданий и ответов на вопросы.

Пример 3. Расчет электроэнергии (по условиям примера 2).

Электроэнергия технологическая:

Q _эт = nN К_зФ_дК_п = 2∙25∙0,79∙3369,4∙0,85 = 113127 кВтч.

Пример 1. Расчет годового фонда времени работы оборудования при лазерной обработке.

Для участка лазерного термоупрочнения выбираем двухсменный режим работы, т.е. 16 часов в сутки.

Календарный фонд времени работы оборудования Ф_к рассчитываем по формуле.

Ф_к = Дав = 365∙2∙8 = 5840 ч,

где Д – количество дней в году;

а – количество рабочих смен в сутках;

в – продолжительность рабочей смены, час.

Номинальный фонд времени работы оборудования Ф_н вычисляем по формуле.

Ф_н = Ф_к – [(П+В)ав + ПП)´а´с] = 5840 – [(12+104))2∙8 +10∙2∙1] = 3964 ч,

где Д – число дней в году (365);

П – число праздничных дней в году (12);

В – число выходных дней в году (104);

ПП – число предпраздничных дней в году (10);

а – количество смен работы оборудования (2);

в – длительность смены в часах (8);

с – сокращение рабочей смены в предпраздничные дни (1).

Действительный фонд времени работы Ф_д оборудования вычисляем по формуле.

Ф_д = Ф_нК_п.об. = 3964∙0,85 = 3369,4 ч,

где К_поб – коэффициент, учитывающий плановые потери на ремонт оборудования; при работе в две смены К_поб равен 0,85.

Рис. 53. Матрица вырубного штампа

Пример 2. Рассчитать необходимое количество лазерных технологических установок для термо-упрочнения рабочей кромки матрицы вырубного штампа (рис. 53) из стали У8А на твердость 55… 57 HRC. Годовая программа выпуска Q = 125000 шт. Режимы упрочнения: Р = 600 Вт, d = 3 мм, n = 9 мм/с. Расчет времени на лазерную обработку и количества оборудования.

Общая длина лазерной дорожки L (периметр рабочей кромки матрицы) – 740мм.

Время обработки одной детали:

t = L / n = 740 / 9 = 82,2 с.

Общее время обработки одной детали с учетом подготовительно-заключительного времени:

t _общ = t + 0,85 t = 82,2 + 0,85∙82,2 = 152 с.

Часовая производительность оборудования:

Р = 3600 / t _общ = 3600 / 152 = 23,7 шт./ч.

Задолженность оборудования:

П_з = Q / Р = 125000 / 23,7 = 5274,3 ч.

Расчетное количество лазерных установок:

N _р = П_з / Ф_д = 5274,3 / 3369,4 = 1,57

Принимаем количество лазерных установок N _пр = 2. Коэффициент загрузки оборудования:

К_з = N _р / N _пр = 1,57 / 2 = 0,79 или 79 %.

Пример 3. Расчет электроэнергии (по условиям примера 2).

Электроэнергия технологическая:

Q _эт = nN К_зФ_дК_п = 2∙250,79∙3369,4∙0,85 = 113127 кВтч.

где N – мощность данного оборудования, кВт,

n – число единиц оборудования,

К_п – коэффициент полезного использования установки по мощности (0,85).

Электроэнергия на освещение:

Q _эо = (FqTh ₀)/1000 = (54∙11∙2300∙0,8)/1000 = 1093 кВтч,

где F – освещаемая площадь, м²;

q – удельная величина, представляющая собой количество Ватт на 1 м² освещаемой площади;

T – число часов горения в году;

h ₀ – коэффициент одновременного горения ламп (0,8).

Общий годовой расход электроэнергии:

Q _э = Q _эт + Q _эо = 113127 + 1093 = 114220 кВтч.

Пример 4. Расчет расхода воды (по условиям примера 2).

Вода технологическая:

Q _вт = nР К_зФ_дК_п = 2∙720∙0,79∙3369,4∙0,95 = 3641378 л,

где Р – расход воды в час (12 литров в минуту), л,

n – число единиц оборудования,

К_п – поправочный коэффициент (0,95).

Вода бытовая:

Q _вб = g Фа = 35∙4∙249∙2 = 69720 л,

где g – расход воды на 1-ого работающего в смену (35 л);

к – количество работающих в смену;

Ф – число рабочих дней в году;

а – число смен.

Общий годовой расход воды:

Q _в = Q _вт + Q _вб = 3711098 л.

Пример 5. Рассчитать расход электроэнергии для работы закалочных печей СН3.3,0×6,5×2,0/10 Э = Nn Ф₀К_Зh _п,

N – мощность печи – 15 кВт;

n – число печей – 2;

Ф₀ – действительный годовой фонд времени оборудования пече-часов – 2294;

К_З – коэффициент загрузки оборудования – 0,9;

h _п – коэффициент полезного использования печи по мощности (принимается равным 0,6);

Э = 2∙15∙2294∙0,9∙0,6 = 37283,0 кВт.ч.

Пример 6. Подсчитать расход природного газа для отопления толкательной безмуфельной печи газовой цементации. Печь работает в 3 смены:

Q _г = п Ф_д Н, м³ = 1∙2294∙3∙70 = 481740 м³;

Н = 70 м³/ч по данным Стальпроекта.

Полученные данные расхода технологической энергии заносятся в сводную ведомость, форма которой представлена в приложениях.

Пример 7. Рассчитать расход электроэнергии на освещение участка тепловой обработки деталей. Площадь участка F = 650 м². Участок работает в одну смену.

кВт ч.

Величина Т принимается с учетом длительности осветительного периода в средней полосе России при односменной работе = 1000 ч.

Пример 8. Как проводится низкотемпературная термомеханическая обработка?

НТМО подвергаются конструкционные легированные стали, имеющие повышенную устойчивость переохлажденного аустенита. Это комбинированная обработка, состоящая из следующих операций:

· нагревание, как при закалке доэвтектоидной стали, выше температуры Ас₃ на 30…50 °С, выдержка, охлаждение (подстуживание) до температуры ~ 500…700 °С, т.е. выше М_н, с сохранением структуры переохлажденного аустенита;

· пластическая деформация аустенита, например, прокаткой, с большими обжатиями до 80…90 %;

· окончательное охлаждение (закалка), например, в масле с превращением аустенита в мартенсит.

Проведение после НТМО низкого отпуска закаленной стали при температуре 160…200 °С.

Сталь получает высокие прочностные свойства в результате формирования при пластической деформации аустенитной структуры с высокой плотностью дислокаций. Эта дислокационная структура сохраняется и при фазовом превращении аустенита в мартенсит.

Пример 9. Какие изменения в структуре происходят при старении закаленного сплава алюминий – медь?

Закаленный сплав имеет структуру перенасыщенного раствора меди в алюминии, т.е. термодинамически неустойчивое состояние. Проведение последующего нагрева, т.е. старение, приводит к распаду этого раствора в несколько стадий.

При пониженных температурах старения вследствие развития диффузии меди образуются особые микрообъемы, называемые зонами ГП. Они имеют форму в виде тонких дисков с повышенной концентрацией меди. Между зонами ГП и областями твердого раствора a нет границ раздела. На поверхности соприкосновения у них одинаковая кристаллическая решетка гранецентрированного куба (когерентные «границы»).

С повышением температуры старения возникают мелкие частицы метастабильных промежуточных фаз q¢¢ и q¢. Кристаллические решетки этих фаз тетрагональные, а химический состав соответствует стабильной фазе CuAl₂ (q-фазе). Старение при оптимальных режимах приводит к упрочнению сплавов.

Варианты для практических занятий

Задание 1. Выбрать скорость и мощность излучения для лазерного упрочнения детали из стали 35. Заданная глубина зоны лазерного воздействия (ЗЛВ), мм:

а – 0,3; б – 0,4; в – 0,5.

Примечание. Рекомендуемые скорости для лазерного луча u составляют 5…10 мм/с.

Задание 2. Назначить рекомендуемую глубину зоны лазерного воз-действия (ЗЛВ) в случае лазерного упрочнения детали из стали 45 при мощности излучения Р = 3 кВт в зависимости от скорости лазерного луча u, мм/с:

а – 40; б – 60; в – 80.

Задание 3. Назначить рекомендуемую глубину зоны лазерного воздействия (ЗЛВ) в случае лазерного упрочнения изделия из стали ШХ15 при скорости лазерного луча u = 50 мм/с в зависимости от мощности излучения Р, кВт:

а – 1; б – 2; в – 3.

Задание 4. Назначить режимы обработки (формования) детали типа корпуса с толщиной стенки 15 мм из термопласта (капрона), а также термической обработки сформованной детали.

Задание 5. Разработать технологический процесс изготовления детали типа «рычаг», включая таблетирование исходной прессовочной массы и прессование таблеток (толщина детали 35 мм). Принять в качестве материала аминопласт.

Задание 6. Рассмотреть технологию отжига листового силикатного стек-ла, формуемого флоат-способом.

Задание 7. Рассмотреть схему производства автомобильного гнутого стекла «Триплекс» с указанием режимов для основных операций обработки.

Задание 8. Рассмотреть технологическую схему проведения ситал-лизации силикатного стекла.

Задание 9. Какие виды прессования применяются для формования керамических пресс-порошков?

Задание 10. Из каких температурных периодов состоит обжиг сфор-о-ванных керамических масс?

Задание 11. Рассмотреть этапы развития процесса графитации изделий из углеродных материалов.

Задание 12. Привести данные о режимах проведения ряда электроим-пульсных процессов:

а – электроимпульсный нагрев под закалку;

б – электроотпуск;

в – электроимпульсное спекание металлических порошков;

г – электроконтактный разогрев под закалку.

Задание 13. Рассмотреть проведение механикотермической обработки металлических материалов.

Задание 14. Рассмотреть проведение высокотемпературной термомеха-нической обработки конструкционных сталей.

Задание 15. Рассмотреть три разновидности мартенситных превращений в сплавах титан-молибден разного химического состава.

Задание 16. Рассмотреть технологические режимы проведения закалки и отпуска чугунных отливок из ЧПГ.

Задание 17. Рассмотреть технологию проведения изотермической закал-ки отливок из высокопрочного чугуна ВЧШГ.

Задание 18. Рассмотреть различные виды отжига чугунных отливок.

Задание 19. Рассмотреть разновидности химико-термической обработки чугунных отливок.

Задание 20. Какие существуют способы закалки стальных изделий с индукционным нагревом?

Задание 21. Рассмотреть типовую окончательную термическую обра-ботку деталей из конструкционных сталей.

Контрольные вопросы

1. Фазовые превращения при нагревании стали.

2. Перлитное превращение в стали.

3. Мартенситное превращение в стали.

4. Бейнитное превращение в стали.

5. Структурные изменения мартенсита при нагреве закаленной стали.

6. Распад остаточного аустенита закаленной стали при отпуске.

7. Предварительная термическая обработка заготовок из конструк-ционных сталей.

8. Окончательная термическая обработка деталей из конструкционных сталей в случае объемного упрочнения.

9. Способы упрочнения поверхностных слоев стальных деталей.

10. Термическая обработка отливок из конструкционных чугунов.

11. Окончательная термическая обработка алюминиевых деформируемых сплавов.

12. Типовая термическая обработка титановых сплавов.

13. Разновидности термомеханической обработки стали.

14. Механикотермическая обработка материалов.

15. Лазерные системы и устройства управления лазерным излучением.

16. Какие слои образуются в зоне лазерного воздействия?

17. Разновидности электроимпульсных процессов.

18. Технология изготовления деталей из конструкционных пластических масс.

19. Циклы стекловарения при получении силикатного стекла.

20. Технология изготовления стеклокристаллических материалов.

21. Разновидности пластификаторов в технологии изготовления изделий из керамических материалов.

22. Технология изготовления изделий из углеродных материалов.

23. Этапы графитации углеродных материалов.