Методические указания к выполнению эскизов и рабочих чертежей деталей




Скачать 174.54 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению эскизов и рабочих чертежей деталей
Дата публикации19.06.2013
Размер174.54 Kb.
ТипМетодические указания
odtdocs.ru > Химия > Методические указания
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Сарапульский политехнический институт (филиал)

 

 

Кафедра: «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»

 

 

 

 

 

  

Методические указания к выполнению эскизов

и рабочих чертежей деталей.

Термообработка и твердость материалов. Обозначение на чертежах
 

 

 

  

 

 

Сарапул, 2008

 В методических указаниях приведены сведения по различным видам термических обработок и твердостей материалов и их обозначениям на чертежах.

Методические указания предназначены для студентов технических специальностей, выполняющих эскизы и рабочие чертежи деталей.


Составитель: доцент Русинова Л.П.


Методические указания рассмотрены и

утверждены на заседании кафедры ТММСиИ

№ 83 от 25 декабря 2008 г.


Сарапульский политехнический институт, 2008г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

  1. Термическая обработка металлов 4

    1.1. Общие сведения..........................................................................................4

1.2. Термическая обработка стали........................................................................5

1.3. Термическая обработка чугуна......................................................................6

1.4. Поверхностное упрочнение стальных и чугунных деталей.........................7

  1. Твердость материалов ..8

2.1.Общие сведения................................................................................................8

2.2. Числа твёрдости.................................................................................................9

  1. Правила нанесения показателей свойств материалов на чертежах изделий,
    подвергаемых термической обработке 11

Список литературы ..17

ВВЕДЕНИЕ

В практической деятельности любому инженеру приходится иметь дело с различной технической документацией и. прежде всего, с чертежами.

При этом ему необходимо уметь правильно, в соответствии с действующими стандартами оформлять чертежи при конструировании новых изделий и работать с уже имеющейся документацией.

Настоящие методические указания ставят своей целью расширить технический кругозор студентов в ходе изучения курса инженерной графики при оформлении эскизов деталей, деталировании, чтении и составлении сборочных чертежей.

Методические указания дают основные сведения по термической обработке материалов как одному из эффективных методов упрочнения металлов и их сплавов, а также по определению твёрдостей поверхностей, получаемых после термообработки и их обозначениям на чертежах.

^ 1. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

1.1. Общие сведения

Прежде всего, следует отметить, что термическая обработка металлов подробно изучается в курсе "Материаловедение".

Термообработка часто является составной частью общего цикла изготовления деталей машин и инструмента. Она применяется для придания металлу требуемых механических, физических и химических свойств, обеспечивающих необходимые характеристики изделия. Получаемое в результате термообработки упрочнение металла позволяет повысить долговечность деталей и, следовательно, машин, а также уменьшить их массу и габаритные размеры.

Термическая обработка - процесс обработки металлов (сплавов) в твёрдом состоянии путём термического воздействия, сочетаемого в ряде случаев с химическим, деформационным или иным воздействием.

^ 1.2. Термическая обработка стали

Сталь - это сплав железа с углеродом, содержание которого не должно превышать 2,14%. Для придания стали различных свойств в неё добавляют в небольших количествах различные элементы (в основном металлы). Такие стали называются легированными.

Сплавы с содержанием углерода более 2,14% называются чугунами.

К основным видам термообработки стали относят отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, старение, обработку холодом.

^ ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ - вид термообработки, предназначенный для получения равномерной структуры металла, улучшения обрабатываемости, повышения пластичности, уменьшения остаточных напряжений. Данная термообработка заключается в нагреве металла до определённой температуры, выдержке и последующем медленном охлаждении.

ЗАКАЛКА - термообработка, в результате которой повышаются твёрдость, упругость и износостойкость стали. При закалке изделия нагревают до определённой температуры, выдерживают, а затем быстро охлаждают в закалочных средах. Основными параметрами являются температура нагрева и скорость охлаждения.

В качестве закалочных сред применяют воду, минеральное масло и другие охлаждающие среды. Вода отличается высокой интенсивностью охлаждения. Масла обладают пониженной (в несколько раз) по сравнению 6 водой скоростью охлаждения.

^ ОТПУСК и СТАРЕНИЕ. Эти виды термообработки ставят своей целью снятие внутренних напряжений в закалённых деталях. При отпуске и старении детали нагревают до определённой температуры, выдерживают, а затем медленно охлаждают.

Старение проводят для закалённых и отпущенных деталей с целью снятия внутренних напряжений и получения более равновесного состояния ответственных изделий (детали точных станков, измерительных калибров, быстроходных машин и т.п.).

^ 1.3. Термическая обработка чугуна

Как было отмечено выше, чугун - это сплав железа с углеродом (более 2.14%). Обычно в чугуне присутствует 4,5% углерода. Для придания чугуну тех или иных свойств в него могут вводиться различные элементы. Различают белый, серый, ковкий чугун и др.

В белом чугуне отсутствует свободный графит (весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом). Этот чугун характеризуется высокой твёрдостью, хрупкостью и плохо обрабатывается резанием.

В сером чугуне почти весь углерод находится в свободном состоянии. Серый чугун является самым распространённым и дешёвым литейным сплавом. Он обладает высокими литейными свойствами. Маркируется серый чугун буквами СЧ.

Ковкий чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна. В результате отжига часть углерода переходит в свободное состояние в виде отдельных включений (хлопьев). Чугун при этом, сохраняя высокую твёрдость, приобретает некоторую пластичность.

По механическим свойствам этот чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и литой углеродистой сталью. Маркируется ковкий чугун буквами КЧ.

Основные виды термообработки чугуна - отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

^ 1.4. Поверхностное упрочнение стальных и чугунных деталей

Приведённые выше различные виды термообработки обладают одним общим свойством - изделия термообрабатываются в полном их объёме, т.е. на всю глу­бину.

Однако многие детали машин, станков и приборов при работе испытывают одновременно различные нагрузки - ударные, растягивающие, сжимающие, изгибающие, крутящие, контактные и др. Такие детали должны иметь высокую твёрдость поверхностного слоя и достаточную пластичность сердцевины, что достигается поверхностным упрочнением.

Основными видами поверхностного упрочнения деталей являются поверхностная закалка и химико-термическая обработка.

Поверхностному упрочнению подвергают коленчатые валы, зубчатые колёса, шарики и ролики подшипников, крестовины карданов, многие виды инструмента и другие детали.

Поверхностная закалка осуществляется индукционным способом как стальных, так и чугунных деталей. Индукционный нагрев основан на следующем явлении. При прохождении переменного тока высокой частоты по проводнику (медному индуктору) вокруг него образуется переменное электрическое поле, силовые линии которого пронизывают помещённую в индуктор деталь. В поверхностном слое детали возникают вихревые токи (токи Фуко), вызывающие нагрев этого слоя до высокой температуры.

Таким образом, главное преимущество индукционного нагрева заключается в выделении теплоты в небольшом объёме нагреваемого металла, что позволяет осуществлять нагрев с большой скоростью. При индукционной закалке поверхность детали нагревается до необходимой температуры, после чего охлаждается водой либо маслом.

Поверхностная закалка осуществляется также нагревом поверхностей деталей с помощью газового пламени или в электролите.

В настоящее время применяется также лазерная закалка поверхностного слоя деталей. Упрочнению лучом лазера могут подвергаться как стали, так и серые чугуны. Сущность лазерной закалки состоит в том, что закаливаемая часть детали за очень короткий промежуток времени (0,5....50 мс) нагревается до температуры, превышающей температуру обычного нагрева (почти до температуры плавления), и охлаждается с большой скоростью за счёт отвода теплоты в остальную массу детали без применения охлаждающих средств. В результате лазерной закалки твёрдость поверхности детали получается на 15....21% выше, чем при рассмотренных ранее видах термообработки. Лазерный луч даёт также возможность обрабатывать труднодоступные места деталей.

Химико-термическая обработка металлов - это тепловая обработка в химически активной среде для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металлического изделия.

Данная обработка позволяет повысить твёрдость, износостойкость, прочность при сохранении высокой вязкости сердцевины изделия.

Основные виды химико-термической обработки следующие:

^ Цементация (науглероживание) - процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных деталей углеродом, для чего используется древесный уголь или природный газ.

Цианирование - процесс насыщения поверхности стали углеродом или азотом с использованием расплавленных солей.

Азотирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя детали азотом с использованием газовых сред или расплавленных солей.

Толщина получаемого слоя при химико-термической обработке составляет 0,2...2 мм.

^ 2. ТВЁРДОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Общие сведения

Под твердостью конструкционных материалов понимают способность поверхностного слоя материала сопротивляться упругой и пластической информации или разрушению при внедрении в него другого, более твердого тела (индентора). Индентор должен быть опредленной формы и размеров и не получать остаточную информацию от действия прикладываемых к нему статических или динамических нагрузок. В технике получили широкое распространение различные методы оценки твёрдости материалов по условным шкалам. При этом твёрдость характеризуется числом (показателем).

Применяют шкалы Роквелла, Бринелля, Виккерса и других, из которых в машиностроении применяют шкалы Роквелла, Бринелля, Виккерса.

При таком разнообразии шкал необходимо знать соотношение чисел твёр-дости.

^ 2.2. Числа твёрдости

Число твёрдости по Роквеллу (HR)

Метод разработан американским металлургом С. П. Роквеллом (S. P. Rockwel).l За единицу твёрдости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм, т.е. HRCэ = 0,002 мм. Наконечник в виде алмазного конуса с углом при вершине 1200 (шкалы А и С) или стального шарика диаметром 1/16'' (1,5875мм) Шкала В вдавливается в испытуемый образец под действием определённой нагрузки. Определяется твёрдость с помощью прессов Роквелла, которые имеют три шкалы А, В, и С. Шкалы А и С используют при испытании твёрдых материалов с помощью алмазного конуса. Шкалу В применяют для сравнительно мягких материалов путём вдавливания стального шарика диаметром 1.588 мм.

В зависимости от шкалы число твёрдости обозначается HRA, HRB, HRC. В нашей стране создан специальный эталон воспроизведения твёрдости по шкалам С Роквелла и Супер-Роквелла, обозначаемой HRCэ, в отличие от ранее применявшейся у нас HRC.

Пример обозначения: 61 HRC- твердость 61 единиц Роквелла по шкале С.

Методика определения чисел твёрдости по Роквеллу и их значения регламентированы ГОСТ 8.064 -79. К преимуществам метода Роквелла можно отнести большую производительность при определении твердости, так как отсчет чисел производится здесь непосредственно по шкале индикатора. Весь процесс измерения твердости занимает всего несколько секунд.

При использовании ранее изданной отечественной литературы следует использовать для перевода HRC в HRCэ соответствующие таблицы данного стандарта. При использовании зарубежной литературы числа твёрдости HRC приравниваются к HRCэ.

В настоящее время следует указывать требования к твёрдости по шкале HRCэ.

Число твёрдости по Бринеллю

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ (Hardness Brinell), (HBW). НВ – при применении стального шарика (твердость детали менее 450 единиц); HBW – при применении шарика из твердого сплава (твердость детали более 450 единиц).

Метод Бринелля (назван по имени шведского инженера Ю.А.Бринелля) по определению чисел твёрдости применим к чёрным и цветным металлам. При измерении твёрдости по Бринеллю стальной шарик вдавливается в испытуемый образец под действием определённой нагрузки. Методика определения чисел твёрдости и их значения регламентированы ГОСТ 9012-59.Символу НВ (HBW) предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 или 15 секунд.

Примеры обозначений: 250 НВ 5/750 - твердость по Бринеллю 575, измеренная стальным шариком диаметром 5 мм, при нагрузке 750 кгс (7355 Н) и продолжительностью выдержки от 10 или 15 секунд.

575 HBW2.5/187,5/30 – твердость по Бринеллю 575, измеренная шариком из твердого сплава диаметром 2.5 мм, при нагрузке 187,5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30 с.

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром 10 мм при нагрузке 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки 10-15 секунд твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW (например, 300 НВ)

Число твёрдости по Виккерсу (НV)

Метод Виккерса (по названию английского концерна «Vickers Limited» (Виккерс) применим для металлов и сплавов. Твёрдость определяется с помощью прибора Виккерса путём вдавливания в испытуемый образец алмазного наконечника в виде четырёхгранной пирамиды под действием определённой нагрузки. Методика определения чисел твёрдости по Виккерсу и их значения регламентированы ГОСТ 2999-75.

Метод Виккерса является одним из наиболее совершенных и очень простых способов определения твердости. Высокая твердость и несминаемость алмаза обеспечивает большую степень точности определения твердости методом Виккерса. Это особеннос важно при испытании твердых материалов (более 500 кгс/мм ). Ценность метода состоит также в том, что вследствие малых нагрузок вдавливания удается испытывать очень тонкие образцы.

Пример обозначения: 500 HV– твердость по Виккерсу, измеренная при силе 30 кгс и времени выдержки 10-15 секунд.

При других условиях испытания после букв HV указывают нагрузку и время выдержки.

Пример обозначения: 22 HV 10/40 – твердость по Виккерсу, измеренная при силе 10 кгс (98,07 Н) и времени выдержки 40 секунд.

Широко распространённые в промышленной практике числа твёрдости по шкале Роквелла широко известных деталей и инструментов с целью ориентации при назначении твёрдости приведены в таблице 1.
^ 3. ПРАВИЛА НАНЕСЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА ЧЕРТЕЖАХ ИЗДЕЛИЙ, ПОДВЕРГАЕМЫХ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКЕ

Показатели свойств материалов на чертежах изделий, подвергаемых термообработке, наносятся в соответствии с ГОСТ 2.310-68:

1). На чертежах изделий, подвергаемых термической и другой обработке,
указывают показатели свойств материалов, полученных в результате обработки: твёрдость и глубину обработки.

Глубину обработки и твёрдость материалов на чертежах указывают предельными значениями, обозначая '"от ...до", например:

h = 0,7...0,9; 40...45 НRСэ.

Допускается указывать наименьшие значения этих величин с предельными отклонениями, например: h 0,8+-0,l;(45+-3) НRСэ.

2). Допускается на чертежах указывать виды обработки, результаты которых не подвергаются контролю, например, отжиг.

В этих случаях наименование обработки указывают словами или условными сокращениями, принятыми в научно-технической литературе, (рис. а, б).

    3) При необходимости в зоне требуемой твёрдости указывают место испы
    тания твёрдости (рис. в).

4). Если всю деталь подвергают термообработке одного вида, то в технических требованиях чертежа приводят требуемые показатели свойств материала предельными значениями "от ... до", например:

"235...265 НВ";

"44...50 НRСэ";

"ТВЧ М,6...2,0 мм; 50...56 НRСэ";

"Цементировать h10,8...1,2 мм (или h = 0,8...1,2 мм) 56...62 НRСэ";

"Отжечь".

Буквой h обозначена глубина обработки. Если всю деталь подвергают одному виду термообработки, а некоторые ее части другому или оставляют без обработки, в технических требованиях делают запись но типу:

"56...62 НRСэ, кроме места, обозначенного особо";

  1. "40...45 НRСэ, кроме поверхности А".

4). Если большую часть поверхности изделия подвергают одному виду об­
работки, то в технических требованиях делают запись по типу "40...45 НRСэ кроме поверхности А" (рис. г), или "30...35 НRСэ, кроме места, обозначенного особо" (рис. д).

5). Если обработке подвергаются отдельные участки изделия, то показатели
свойств материала и способ их получения указывают на полках линий-выносок, а участки изделия, которые должны быть обработаны, отмечают штрих пунктирной линией, проводимой на расстоянии 0,8... 1 мм от них, с указанием размеров, определяющих поверхности (рис. е,ж). Размеры, определяющие поверхности, подвергаемые термообработке, допускается не проставлять, если они ясны из чертежа (рис. и,к).

6). Поверхность изделия, подвергаемая обработке, отмечается штрих пунктирной утолщённой линией на той проекции, на которой она ясно определена

(рис. л). Допускается отмечать эти поверхности и на других поверхностях, при этом надпись с показателями свойств материала, относящихся к одной и той же поверхности, наносят один раз (рис. м).

    7). При одинаковой обработке симметричных участков отмечают штрих-
    пунктирной утолщённой линией все поверхности, подвергаемые обработке, а показатели свойств материала указывают один раз (рис. и, н).

8). Если надписи, определяющие свойства обработанных поверхностей, затрудняют чтение чертежа, то допускается приводить их на дополнительном упрощённом изображении, выполненном в уменьшенном масштабе.

Чтобы определить твердость поверхностей детали, например типичного вала необходимо начать с определения качества поверхностного слоя вала. Шероховатость базовых поверхностей обычно составляет Rа =3,2...0,4 мкм, рабочих торцов Rа = 3,2...1,6 мкм, остальных несоответственных поверхностей Rа = 12,5...6,3 мкм. Валы могут быть сырыми и термообработанными. Твердость поверхностных слоев, способ термообработки могут быть весьма разнообразными в зависимости от конструктивного назначения валов. Если значение твердости не превышает НВ 200...230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твердость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твердость НRС 48...55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7...1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости НRС 55...60.

Таблица1-Числа твёрдости HRC и HRСэ для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструменты (в скобках указаны марки стали)


Числа твердости

HRC

НRСэ

1. Головки откидных болтов, гайки шестигранные. Рукоятки зажимные (45)

33...38

34,7...39,9

2. Оси шарниров, головки установочных винтов, планки прижимные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями (40Х)

35...40

36,7...41,6

3. Шлицы гаек (20, 40, 45)

36...42

37,7...43,5

4. Зубчатые колеса, шпонки, сухари к станочным пазам (45)

40...45

41,6...46,4

5. Пружинные и стопорные кольца (65Г)

45...50

46,4...51,3


6. Центры токарные, цанги (У7А)

50...60

51,3...61,0

7. Зубчатые колеса (20Х), кулачки, сухари, эксцентрики, губки к тискам и патронам. (20)

56...60

57,1...61,0

8. Копиры, ролики копирные (У8А, У10А)

58...63

59...63,9

9. Втулки кондукторные (20)

60...64

61,0...64,9





Рисунок 1 - Нанесение показателей свойств материалов на чертежах



^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. / В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – Т.1-3.

  2. ГОСТ 2.310-68. Нанесение на чертежах обозначений и покрытий, терми-
    ческой и других видов обработки.

  3. Единая система конструкторской документации. Общие правила выполнения чертежей. - М.: Издательство стандартов, 2001.

  4. Единая система конструкторской документации. Общие правила выполнения чертежей. - М.: Издательство стандартов, 2001.

  5. Левицкий, В.С., Машиностроительное черчение / В. С. Левицкий. - М.: Высшая школа, 2001.

  6. Ройтман, И. А. Основы машиностроения в черчении / И. А. Ройтман, В. И. Кузьменко. -М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2000.

  7. Чекмаре,в А.А. Инженерная графика / А. А. Чекмарев.- М.: Высшая школа, 2000.

  8. Чекмарев, А.А. Справочник по машиностроительному черчению / А. А. Чекмарев, В. К. Осипов. - М.: Высшая школа, 2002.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к выполнению эскизов и рабочих чертежей деталей для студентов
Методические указания предназначены для студентов технических специальностей, выполняющих задания по инженерной графике

Методические указания к выполнению лабораторной работы Барнаул 2012
Измерение температур оптическими методами: методические указания к выполнению лабораторной работы по курсам «Тепломассообмен», «Теплофизика»...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к лабораторной работе Барнаул 2007 Удк 532....
Определение коэффициента конвективной теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении теплоносителя: Методические указания...

Методические указания к лабораторной работе Барнаул 2007 определение...
Определение коэффициента конвективной теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении теплоносителя: Методические указания...

Методические указания предназначены для студентов технических специальностей,...

Методические указания предназначены для студентов технических специальностей,...

Гост 109-73 Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам
Настоящий стандарт устанавливает основные требования к выполнению чертежей деталей, сборочных, габаритных и монтажных на стадии разработки...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
odtdocs.ru
Главная страница