- •Технологическое обеспечение качества
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция № 1. Технологическое формирование показателей качества деталей машин
- •1.1 Основные показатели качества деталей машин
- •1.1.1 Геометрические показатели
- •1.1.2 Физико-механические показатели
- •1.2 Технологическая наследственность как база повышения качества машин
- •1.2.1 Технологическая наследственность
- •1.2.2 Свойства детали, наследуемые в ходе технологического процесса
- •1.2.3 Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации
- •1.3 Методы обработки заготовок деталей машин
- •1.3.1 Общие принципы выбора методов обработки
- •1.3.2 Механические методы обработки
- •1.3.3 Физико-химические методы обработки
- •1.4 Технологическое обеспечение показателей качества деталей машин
- •1.4.1 Типовые технологические процессы
- •1.4.2 Технологическое обеспечение качества деталей типа валов
- •1.4.3 Технологическое обеспечение качества деталей типа колец, втулок, гильз
- •1.4.4 Технологическое обеспечение качества корпусных деталей
- •Лекция № 2. Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств
- •2.1 Обеспечение качества стали и чугуна
- •2.1.1 Обеспечение качества стали
- •2.1.2 Обеспечение качества чугуна
- •Лекция №3. Литые заготовки деталей машин
- •3.1 Основные проблемы литейной технологии
- •3.1.1 Заливка расплава в форму
- •3.1.2 Затвердевание отливки
- •3.2 Технологичность литых деталей
- •3.3 Рекомендации по обеспечению технологичности отливок при различных способах литья
- •3.3.1 Общие рекомендации по обеспечению технологичности отливок
- •3.3.2 Литье в песчаные формы
- •3.3.3 Литье в металлические формы (кокили)
- •3.3.4 Литье под давлением
- •3.3.5 Центробежное литье
- •3.3.6 Литье по выплавляемым моделям
- •3.3.7. Литье в оболочковые формы
- •3.4 Обеспечение требуемой плотности отливок
- •3.5 Точность изготовления отливок
- •3.5.1 Погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.5.2 Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.5.3 Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.5.4 Массовая точность отливок
- •Лекция № 4. Заготовки деталей машин, получаемые методами пластического деформирования
- •4.1 Механизм пластической деформации и условия ее осуществления
- •4.1.1 Механизм пластической деформации
- •4.1.2 Влияние пластической деформации на прочность и пластичность металла
- •4.1.3 Влияние пластической деформации на физико-химико-механические свойства металла
- •4.2 Ковка
- •4.2.1 Влияние заготовок для ковки на качество поковок
- •4.2.2 Понятие уковки и ее значение для качества поковок
- •4.2.3 Факторы, влияющие на качество поковок
- •4.2.4 Основные операции ковки
- •4.3 Объемная штамповка
- •4.3.1 Понятие объемной штамповки
- •4.3.2 Холодная и горячая штамповка
- •4.3.3 Неполная горячая объемная штамповка
- •4.4 Листовая штамповка
- •4.4.1 Разделительные операции
- •4.4.2 Формоизменяющие операции
- •4.4.3 Общие требования при конструировании деталей, получаемых листовой штамповкой
- •4.4.4 Гибка
- •4.4.5 Вытяжка
- •4.4.6 Отбортовка
- •4.4.7 Раздача
- •4.4.8 Завивка
- •4.4.9 Формовка
- •4.5 Прокатка
- •4.5.1 Факторы, влияющие на качество деталей из проката
- •4.5.2 Методы прокатки
- •4.6 Штамповка деталей из порошков и пористых материалов
- •4.6.1 Методы пластической деформации порошковых и пористых материалов
- •Лекция №5. Сварка
- •5.1 Физические основы сварки
- •5.2 Влияние физико-химических реакций на качество металла шва
- •5.3 Деформации, перемещения и напряжения при сварке
- •5.3.1 Виды деформаций
- •5.3.2 Возникновение деформаций и перемещений
- •5.3.2.1 Продольные деформации и перемещения
- •5.3.2.2 Поперечные перемещения
- •5.3.2.3 Другие виды перемещений в зоне шва
- •5.4 Влияние термодеформационных процессов на качество сварных конструкций
- •5.4.1 Изменение размеров разделки кромок при сварке
- •5.4.2 Изменение формы и размеров конструкции
- •5.4.3 Остаточные напряжения
- •5.5 Уменьшение сварочных деформаций, напряжений и перемещений
- •5.5.1 Рациональное конструирование
- •5.5.2 Рациональная технология сборки и сварки
- •5.5.3 Пластическое деформирование после сварки
- •5.5.4 Термическая обработка
- •5.6 Характерные зоны сварных соединений
- •5.7 Свариваемость и ее показатели
- •5.7.1 Понятие свариваемости
- •5.7.1.1 Физическая и технологическая свариваемость
- •5.7.1.2 Факторы, определяющие свариваемость
- •5.7.1.3 Степени свариваемости
- •5.7.2 Показатели свариваемости
- •5.8.2 Холодные трещины
- •5.8.3 Ламелярные трещины
- •5.8 Виды трещин швов
- •5.8.1 Горячие трещины
- •5.8.4 Трещины повторного нагрева
- •5.9 Хрупкие разрушения
- •Лекция № 6. Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.1 Сборка и формирование основных показателей качества машин
- •6.1.1 Влияние деформаций и качества соединений на качество сборки
- •6.2 Технологичность машин в сборке
- •6.2.1 Понятие технологичности машин в сборке
- •6.2.2 Конструктивная преемственность при конструировании машин
- •6.2.3 Основные требования к технологичности конструкций
- •6.3 Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.3.1 Методы достижения точности замыкающего звена
- •6.3.2 Особенности сборки при массовом производстве
- •6.3.3 Особенности сборки при серийном производстве
- •6.3.4 Особенности сборки при единичном производстве
- •6.4 Испытания машин на сборке
5.2 Влияние физико-химических реакций на качество металла шва
В процессе кристаллизации сварочной ванны растворимость азота, водорода и кислорода снижается скачкообразно, и возникают предпосылки для обратного их выделения. Это может явиться одним из факторов, способствующих или обусловливающих появление и развитие пор в металле шва.
Вместе с тем повышение концентрации перечисленных газов в металле швов может способствовать снижению механических свойств сварных соединений, образованию трещин и т. д.
Кислород. Как уже отмечалось, окисление металла приводит преимущественно к тому, что продукты раскисления реакций остаются в закристаллизовавшемся металле в виде мелкодисперсных оксидных включений, повышая общую концентрацию в нем кислорода. Повышение общей концентрации кислорода в металле швов способствует снижению пластичности и ударной вязкости металла.
В дополнение к этому насыщение металла кислородом может явиться одной из причин старения металла шва. Оксиды по границам зерен снижают ударную вязкость и усталостную прочность.
Азот. Увеличение концентрации азота в низкоуглеродистых и низколегированных сталях оказывает существенное влияние на их прочностные и пластические свойства. Азот может явиться одной из причин старения металла шва, сопровождающегося повышением его твердости и снижением пластичности и вязкости.
Водород. Может самостоятельно или в сочетании с другими факторами приводить к различным дефектам. В зоне термического влияния или в наплавленном металле при сварке высокопрочных сталей с повышенным содержанием водорода возможны замедленные хрупкие разрушения. В наплавленном металле, содержащем водород, при быстром охлаждении могут образоваться микротрещины снижающие усталостную прочность.
5.3 Деформации, перемещения и напряжения при сварке
5.3.1 Виды деформаций
В точках детали при сварке возникают температурные деформации εα, а также деформации εс, вызванные силовым взаимодействием неравномерно расширяющихся частей детали. При отсутствии внешних нагрузок, приложенных к детали, деформации εс могут быть названы собственными, иногда их называют также внутренними:
εс = ε - εα, (5.1)
где ε - наблюдаемые деформации, характеризующие изменения размеров детали.
Деформации, изменяющиеся в процессе сварки, называются временными, а остающиеся после остывания детали - остаточными. Собственные деформации состоят из упругих εупр, пластических εпл и начальных ε0 деформаций.
εс = εупр + εпл + ε0 (5.2)
Начальными называются собственные деформации, имевшиеся в детали до сварки. При протекании в металле структурных и фазовых превращений вызванные ими деформации входят в εα.
5.3.2 Возникновение деформаций и перемещений
5.3.2.1 Продольные деформации и перемещения
В процессе сварки шов и околошовная зона разогреваются до высоких температур Т, что вызывает их расширение εα и удлинение детали в направлении оси шва. При этом со стороны менее нагретой части детали на высокотемпературную зону действует реакция, вызывая в ней собственные деформации укорочения εс < 0. Высокотемпературная зона составляет небольшую часть от поперечного сечения детали, и возникающие в ней собственные деформации укорочения существенно больше, чем деформации удлинения вне зоны шва. Значительная часть собственной деформации укорочения в зоне шва переходит в пластическую деформацию εпл. После полного остывания пластическая деформация зоны шва, возникшая при нагреве, вызывает сокращение длины детали по сравнению с исходным размером до сварки Δпр, называемое продольной усадкой.