Интегративные связи ОО Технологии с другими предметами. Межпредметные связи.

Автор: Никольский Михаил Сергеевич

Интеграция ( лат. Integration). восстановление, восполнение integer  –целый) объединение в целое каких- л. частей.

Интегрировать (лат. Integrare восстанавливать, восполнять)  –производить интеграцию, объединять част в одно целое.

«Словарь иностранных слов».

Под редакцией И.В.Лехина, С.М.Люкшиной, Ф.Н.Петрова ( главный редактор) и Л.С.шаумяна.

Издание шестое переработанное и дополненное. Издательство « Советская энциклопедия» Москва – 1964. Стр. 257.

Как мы видим, из словаря иностранных слов, слово- интеграция и интегрировать дают нам основное понятие в расшифровке, переводе ( что в принципе одно и тоже) с латинского- объединение в целое каких-л. частей; объединять части в одно целое. Что же является частью, а что одно целое?

На этот вопрос однозначно ответить довольно трудно, поэтому имеет смысл совместно порассуждать над этим.

Мы можем за основу рассуждения взять любые темы из ОО Технология. К примеру поведем разговор о технологических машинах.

Заготовки деталей машин получают различными способами- литьем, ковкой, прокаткой и др. Обычно точность формы и размеров заготовки, а также ее шероховатость поверхности не могут в полной мере удовлетворять требованиям рабочего чертежа на деталь. Поэтому, чтобы получить деталь в соответствии с чертежными размерами ее необходимо обработать на соответствующем технологическом оборудовании, с помощью определенных режущих инструментов, и проконтролировать нужными измерительными и поверочными инструментами. По виду технологических операций все станки делятся на 9 групп:

  1. Токарные;
  2. Сверлильные и расточные;
  3. Шлифовальные, полировальные, доводочные, заточные;

4.Комбинированные;

  1. Зубо и резьбонарезные (зубообрабатывающие);

6.Фрезерные;

  1. Строгальные, долбежные;
  2. Разрезные;
  3. Разные.

Все эти технологические машины состоят из деталей и механизмов:

  1. валов и опор;
  2. ременных передач;
  3. зубчатых передач;
  4. червячных передач;
  5. реечных передач;
  6. передач ходовым винтом и гайкой;
  7. Муфт разного типа. и т.д.

Взяв за основу токарные станки, токарно- винторезные, то они выполняют свои конкретные технологические функции. С помощью токарно- винторезного станка токарь    ( так называют профессию человека работающего на этом виде технологического оборудования) вытачивает с помощью разнообразного режущего инструмента детали- тела вращения:

-валы

-валики

-оправки

-втулки

-заготовки зубчатых колёс

-закготовки будущих фрез

-конические

-цилиндрические

-фасонные поверхности

-нарезать резьбы

-вытачивать канавки

-сверлить

-зенкеровать

-рассверливать отверстия

И т. д.

Ни один машиностроительный завод не может обойтись без токарно-винторезных станков. К станкам токарной группы относятся:

-револьверные

-карусельные

-многорезцовые

-автоматы и полуавтоматы

У токорно-винторезного станка, как и у остальных станков этой группы, есть основные узлы:

Станина— служит для монтажа, крепления всех узлов ТВС. Станина обеспечивает точность изготовления деталей на ТВС.

Передняя бабка-для передачи вращения обрабатываемой детали.

В корпусе передней бабки расположены зубчатые колёса, закреплённые на валу и осях, которые входят в определённые зацепления и позволяют шпинделю станка получать различное количество оборотов от энергетической машины — 3-х фазного асинхронного эл. двигателя.

Шпиндель, оси, колёса-всё это коробка скоростей.

Задняя бабка— используется при обработке детали в центрах (с помощью вращающегося центра, правый торец детали удерживается при токарной обработке).

Задняя бабка позволяет, при установке соответствующих приспособлений, выполнять следующие технологические операции: сверление

рассверливание

развёртывание

нарезание резьб

 Коробка подач— используется в ТВС для передачи вращения ходовому валу и ходовому винту, а также, изменения количества оборотов шпинделя и получения необходимых подач для режущего инструмента

 Фартук -служит для преобразования вращетельного движения ходового вала или ходового винта в прямолинейное движение суппорта.

Суппорт –крепится на фартуке и предназначен для перемещения режущего инструмента, который крепится в резцовой головке (резцедержателе).

Станина ТВС- устанавливается на двух тумбах. На ней монтируются все вышеперечисленные основные узлы ТВС. Станина представляет из себя коробчатую форму, с рёбрами жёсткости, имеет две плоские и две призматические направляющие, по которым перемещается каретка суппорта.Станина изготавливается из чугуна.

                                                 Историческая справка.

Среди многих городов России Туле заслуженно принадлежит особое место. На протяжении столетий, Тула была одним из опорно-наблюдательных пункто , среди тянувшихся на сотни вёрст лесных засек-широких полос поваленных деревьев, преграждающих путь к Москве. К концу 15 началу 16 веков Тула выделяется из ряда других городов и приобретает особое значение в истории Российского государства.

Этому способствовали многие обстоятельства.

В 15 веке вокруг Тулы производится кустарная выплавка железа из местной руды, открываются заводы и фабрики по производству замков, ножей, скобяных изделий.

                                                       Химическая справка.

Необходимо отметить, что сейчас старые терминологии постепенно уступают место новым. В частности, в периодической системе  Д.И.Менделеева  есть химический элемент Fe –железо, однако мы знаем, что в природе железа в чистом виде не существует, а есть железная руда, а это оксиды железа, т.е соединения железа и кислорода, иначе говоря ржавчина, или железная руда.  Так вот из железной руды, методом восстановления, можно получить лишь чугун.

Чугун= железо + углерод (от 2,14%-до 6,67%)

В 1509 году в Туле строится первая деревянная крепость, простоявшая более двух веков, а в 1521 году завершается строительство внутри ее каменного кремля, который неоднократно выполняя функции оборонительной крепости, выдержав осаду 30-тысячного войска хана Давлет- Гирея в 1552 г. и вплоть до смутного времени 17 века.

Вот исторические причины необходимости и возможности изготовления оружия. К середине 16 века в Москве образуется Оружейная палата, в которой тульские мастера обучались передовым методам работы, можно сказать, передовым технологиям того времени при изготовлении оружия. К концу 16 века сложилась частная  промышленность, горная, металлургическая и оружейная, но единой организации не существовало. Городские власти и мещанское население не жаловали кузнецов и им при тяжолом труде приходилось наравне с другими учавствовать в городских мятежах.

Поэтому, оружейники обратились за помощью и защитой к государю, и в ответ на это обращение появился Указ 1525 года Великого государя, Царя и Великого князя Федора Ивановича всея России, которым предписывалось заложить основы регламентации оружейного производства, поселив на Туле за острогом ( за чертой города) 30 самопальных мастеров особою слободой, свободной от местных поборов, повинностей и избрания в земские службы.

Внутренняя и внешняя политика царей давала определенный толчок к развитию железоделательного производства, но оно все еще было элементарным, ручным.

С приходом к власти Петра 1, с его активной внешней политикой, встал вопрос о количественном и качественном производстве вооружений. Прежнее количество и качество изделий не могли удовлетворять большие запросы Российского государства.

Достаточно сказать, что меры по производству оружия принимались чрезвычайно экстренные. В частности, качество узей проверялось довольно тщательно и часто в присутствии царя.  Царь, Петр 1, пишет старосте Панкрашке Горбунову: «… 450 фузей простреливали, а с прострелу объявить в целости 337 фузей, а остальные за исключением недопоставки все прорвало и раздуло, а по осмотру в целых стволах многое число нутри были ручными сверлы не сверлены… а в порванных стволах по омотру явилось железо самое плохое» А тем заварщикам « учинить бы наказание: на мерском дворе бить батоги, чтобы впредь и всем их братьям на то смотря так делать было не повадно. А разорванные стволы заменить тот час».

Учитывая вышеизложенные обстоятельства, Петр 1 своим именным Указом от 15 февраля 1712 года ( ныне в 2012 году- 15 февраля исполняется 300 летие Тульскому государственному заводу) Писал: «Князю Волконскому- велено для лучшего в оружейном деле способа, при оружейной слободе изыскать удобное место, построить заводы, на которых бы можно ружья, фузеи и пистолеты сверлить и обтирать, а палаши и ножи точить водою, и ежели к тому оружейному делу и ко всяким заводам надлежит быть какого мастерства иноземцам или русским людям  и таких людей изыскать и употребить».

Таким образом, строительство тульского оружейного завода предполагало значительные увеличения производства оружия за счет следующих факторов:

  1. Наличия железной руды
  2. Наличия древесного угля ( березы)
  3. Наличия энергии- реки Упы
  4. Появления станков
  5. Наличия рабочей квалифицированной силы.

Необходимо отдельно отметить, что на протяжении 17 века токарный станок подвергался дальнейшим усовершенствованиям во Франции, Германии, Голландии и других странах. Токарные станки конца 17 века имели уже особый резцедержатель, который мы можем рассматривать как зачаток суппорта. Дальнейшие усовершенствования этого важнейшего приспособления, заменяющего человеческую руку ( прежде державшую инструмент при работе на станке), явилось заслугой талантливых русских мастеров первой четверти 18 века и прежде всего А.К.Нартова              ( 1693-1756)- личного токаря Петра 1.

Станина токарного станка уже тогда делалась из чугуна. Это был наиболее пригодный металл по своим качественным характеристикам. Прошло уже 300 лет,но все еще и сейчас станины изготавливают из чугуна. Почему чугун привлекает внимание машиностроителей? Как сейчас его производят?Исходными материалами для производства чугуна служат руды, горные породы, которые технически возможно и экономически целесообразно перерабатывать для изготовления содержащихся в них металлов. К железным рудам относятся:

Красный железняк ( гематит) содержащий железо в виде безводной окиси Fe2O3.

Бурый уголь (лимонит) содержит железо в виде водных окислов Fe2O3* H2O

Магнитный железняк ( магнетит) содержит железо главным образом в виде Fe3O4 ( закись- окись железа)

Кроме железных руд необходимы для производства чугуна ФЛЮСЫ. Их вводят в доменную печь для того, чтобы не допустить « зарастания» рабочего пространства печи и обеспечить плавку пустой породы руды и золы топлива. В качестве ФЛЮСА часто применяют известняк CACO3.

И еще важный компонен,т каменный КОКС. Он в доменном производстве играет двоякую роль:

во первых топливо

во вторых, обеспечивает восстановление оксидов железа

Химический состав кокса:

  1. Твёрдый углерод 82-88%
  2. Зола 5-10%
  3. сера 0,5-2%

                                  Подготовка материалов к доменной плавке

Доменная печь будет функционировать нормально, если исходные материалы будут иметь  оптимальные кусковые материалы, поэтому эти материалы предварительно готовятся.

  1. железная руда обогащается (удаляется пустая порода)

2.железная руда, после обогащения, проходит агломерацию (спекание), которая проводится на специальных машинах.

В результате агломерации образуется агломерат или офлюсованный агломерат (обогащённая руда+кокс+флюс).  Окускование рудной мелочи проводят и другими способами:

  1. брикетирование
  2. окатыши

Выплавка чугуна

Получение чугуна из железных руд осуществляется в доменных печах. Доменные печи являются крупнейшими современными шахтными печами. Сущность доменной плавки сводится к раздельной загрузке в верхнюю часть печи (колошник):

-агломерата

-кокса                                                                       шихта

-флюсов

 

Всё это засыпается слоями. При нагреве шихты, за счёт горения кокса, обеспечиваемого вдуванием в горн (нижняя часть доменной печи) горячего воздуха, в печи идут сложные физико-механические процессы. Шихта постоянно опускается вниз, обдуваемая горячим газом. В результате взаимодействия компонентов шихты, в нижней части печи -горн- образуются два несмешиваемых жидких слоя:

-шлак

-чугун

Жидкий чугун выпускается через летки (специальные отверстия в печи) через каждые 2-3 часа, а в крупных печах ежечасно. Жидкий шлак частично льётся с чугуном, с последующим разделением, а кроме того часть шлака, периодически выпускают из доменной печи до выпуска чугуна через шлаковое отверстие.Чтобы выпустить жидкий чугун, сперва летка разбивается, а затем её снова забивают огнеупорной глиной.

                         Химические процессы проходящие в доменной печи

Восстановление оксидов может происходить окисью углеродов (СО), углеродом и водородом. Главная цель доменного процесса- восстановление железа из его оксидов. По теории академика А.А Байкова восстановление железа из его оксидов идёт ступенчато, по следующей схеме.

 

Fe2O3            Fe3O4            FeO2            Fe

1                  2                   3               4

Главную роль в восстановлении оксидов играет угарный газ:

(1)   3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+Q (350C)теплота

(2)  Fe3O4+CO            3FeO3+CO2+Q (теплота)

(3)  FeOтв+CO            Feтв+CO2+Q (теплота)

FeOтв- образование твёрдой железной губки.

Наряду с СО  в процессе восстановления железа из оксидов, значительную роль играет и твёрдый углерод. Это взаимодействие происходит за счёт непосредственных контактов оксидов руды (Fe2O3) с восстановлением (коксом-С- углерод), во время перемещения руды в печи, а также в горячей зоне печи,  за счёт соприкосновения кусков кокса с жидкими шлаками, содержащими закись железа (Fe3O4). Начало и скорость этих реакций в доменной печи зависят от:

-физическго состояния руды

-состава газов

-их давления

-ряда других факторов

Науглероживание железа происходит за счёт взаимодействия твёрдого губчатого железа с печными газами, содержащие значительное количество СО:

3Feтв+2CO=Fe3C+CO2

Важнейший продукт доменной плавки-чугун –сплав железа с углеродом, в этом сплаве также находятся кремний и марганец, а также примеси серы и фосфора. Так, например передельный чугун, предназначенный для дальнейшей переработки в сталь, имеет в  своём составе:

 Состав передельного чугуна

Fe

S-сера-0,04%

P-фосфор-до 0,2%

MN-марганец 0,2-1,2%

SI-кремний 0,5-1,2%

C-углерод-3,5-4,5%

В значительных количествах в доменных печах выплавляют:

  1. литейные коксовые чугуны

В отдельных доменных печах иногда выплавляют

  1. ферросплавы, с содержанием кремния (от 9 до 18%)
  2. ферромарганец, с содержанием марганца (от 70-75%)
  3. зеркальный чугун, с содержанием марганца (10%-25%)

кремния-около 2%

Чугун и шлак выпускают из леток отдельно.

Шлак по желобам поступает в литые стальные ковши, которые установлены на железнодорожные платформы, далее шлак идёт на переработку.

Чугун передельный также перевозят в ковшах в сталеплавильный цех.

Чугун литейный  отвозят к разливочной машине, где её разливают в изложницы, закреплённые на непрерывно движущемся наклонном конвейере. Чтобы ускорить охлаждение чугуна, изложницы, после затвердевания в них чугуна, орошают холодной водой, и затем, при повороте конвейера, 50-кг чушки выпадают из изложниц на железнодорожные платформы. Чугун, по железной дороге, дальше едет к потребителям. Станина ТВС изготавливается из литейного чугуна.

Так, возвращаясь назад к нашим вопросам, необходимо ответить почему чугун привлекает машиностроителей производящих ТВС, и другие технологические машины? Ответ достаточно прост. Чугун привлекает нас своими замечательными свойствами. на первом месте стоит его жидкотекучесть, а это значит, что он отлично заполняет литейные формы. Ещё при Петре 1, пушки делали из чугуна, но так как качество литья по шероховатости было не идеальным, а, кроме того, была необходимость сделать точно диаметр внутреннего отверстия (калибр) пушки, его дольше рассверливали до нужного размера.

Таким образом, мы с вами остановились лишь на станине ТВС, но аналогичный экскурс можно провести и по другим частям этой замечательной технологической машины.

Мы отмечали, что для производства каких либо изделий на ТВС необходимы следующие компоненты:

1.ТВС

  1. заготовки для будущих деталей
  2. рабочее место с соответствующими приспособлениями к ТВС
  3. токарь- профессионал своего дела.
  4. контрольно-измерительные инструменты
  5. режущий инструмент
  6. помещение, где это всё будет распологаться, с определёнными санитарно-эпидемиологическими нормами.

Не будем пока рассматривать вышеперечисленные компоненты, коснёмся инструмента, так как он также изготавливается из чугуна.

 Режущий инструмент для ТВС.

В настоящее время резцы- режущий инструмент для ТВС изготавливаются из различных материалов, однако, на заре токарных работ нужен был такой материал, который мог бы обрабатывать другой, более мягкий материал.  Таким материалом был чугун, из него «первобытные»  Российские металлурги изготавливали железо. Ещё до сих пор сохранились названия указывающие на эту первобытность: «железка рубанка», «кровельное железо». При вопросе к школьнику из чего изготавливаются гвозди, он ответит «из железа»  К сожалению, этим страдают не только школьники, но и, даже учебная литература. Всё дело в том, что к 21 веку, не все вникают в понятие чугун и сталь. Когда эти понятия будут взяты за основу, то всё встанет на свои места, и задача педагогов, преподающих курс ОО Технология, состоит в том, чтобы правильно, будущему поколению преподнести, преподать, образовать этих граждан.

Чугун— это железоуглеродистый сплав. Состоящий из железа и углерода.

Сталь— это железоуглеродистый сплав. Состоящий из железа и углерода.

Тогда возникает вопрос, почему при одинаковых определениях один сплав называется чугуном, а дугой сталью.

Всё дело в том, что в чугуне находится:   углерода от 2,14% до 6,67%

марганец

кремний

примеси:  фосфор

сера

остальное железо.

 

А в стали- этом сплаве находится:   углерода  от 0,1% до 2,14%

марганец

кремний

примеси:  фосфор

сера

остальное железо.

 

Если огрубить эти понятия, можно сформулировать определение чугуна и стали таким образом:   «чугун и сталь – это железоуглеродистые сплавы,  имеющие разные названия , из за разного количества углерода в этих сплавах.

Справка: железо в чистом виде, в природе встречается крайне редко. Оно лишь может прозвучать в периодической таблице химических элементов Д.И Менделеева. Человек из руды получил чугун-сталь. Так вот наши предки не знали что делают, да это и понятно, не сразу Москва строилась. Ни математики, ни физики, ни химии тогда не было. Всё делалось по интуиции и на глазок. Это уже потом отпочковались науки и учёные начали копаться в том, что ещё до них практически было сделано. Можно, оказывается деньги зарабатывать сидя в ванне ( вспомним Архимеда и его знаменитое  «эврика»). Это уже потом учёные начали подводить фундамент под существовавшие, готовые технологии. А наши предки по интуиции использовали, для режущего инструмента,  не железо, а железоуглеродистый сплав – сталь. Пусть плохую, но сталь, способную обрабатывать другой, более мягкий материал.

 

 

Обзор сегодняшних инструментальных материалов.

Сегодня, хоть и прошло достаточно времени, широко используется в качестве инструмента, инструментальные стали. Самые старые в нашем сегодняшнем понятии.

  1. углеродистые инструментальные стали.

Они подразделяются на качественные и высококачественные, они маркируются буквами и цифрами.

Например

У 7

У7А

У8

У8АУ13

У13А

У- сталь углеродистая

7 – углерода 0,7%

8 – углерода 8%

13 – углерода 1,3%

А – высококачественная.

Химический состав углеродистых инструментальных сталей, если нам это интересно, можно найти в справочнике, но в качестве примера можно рассмотреть по марке:

У 12, У12А эти стали, по своим характеристикам , способны заменить стали: У10, У11, У10А, У11А.

Химический состав стали У12 представляем в виде таблицы.

Железо

Fe

Углерод

C

Марганец

Mn

Кремний

Si

Сера

S

Фосфор

P

Хром

Cr

Никель

Ni

Медь

Cu

остальное 1,16-1,23% 0,17-0,33% 0,17-0,33% 0,028% 0,03% 0,2% 0,25% 0,25%

 

В стали У12А меньше примесей.

Закалка t=810+830 C

Охлаждение в воде

Отпуск     t=160-180 C         HRC   62-64

t=  180-220 С       HRC   59-63

t=200-270  С        HRC   55-61

t=450-500 С                  HRC   37-47

Теплостойкость этой стали

У12 –    150-160 С                 при работе в течение одного часа инструмент теряет

У12А – 200-250 С                  Стойкость по твёрдости с 63 ед. до 59 ед.

Скорость резания        v=10-12 м.с

Применяется там, где нет активного разогрева ржущих кромок инструмента, из этих сталей, без применения охлаждающих жидкостей типа сульфофезол.

Инструмент, изготавливаемый из сталей У12 и У12А

  1. метчики ручные и машинные небольшогоразмера.
  2. плашки
  3. напильники
  4. надфили
  5. шаберы
  6. ножовочные полотна
  7. ножницы по металлу

Кроме режущего инструмента эти стали используются в производстве измерительного инструмента, калибров, скоб.

Используемая литература:

  1. В.С.виргинский «Очерки истории науки и техники 16-19 веков» Москва Просвещение 1984 г.
  2. «Государственной организации оружейного производства в Туле 400 лет». Под редакцией доктора технических наук, профессора ТулГу Ю.Л.Маткина Тула 1995 г.
  3. «Край наш Тульский» часть первая издание второе авт:Пеньков В.В, Стекунов С.М. Приокское книжное издательство Тула 1977г.
  4. авт: В.Н.Савченко Город-герой Тула. Москва. Стройиздат.1979
  5. авт: А.П.Иващенко «Справочник мастера — машиностроителя»  издание четвёртое.   Государственное  издательство технической литературы УССР   Киев-1962 г.
  6. «Справочник по трудовому обучению» под ред. И.А.Карабанова. Москва. Просвещение 1992 г.
  7. «Технология металлов и конструкционных материалов» под общей редакцией проф. Кузьмина Б.А.2-е издание переработанное и дополненное.   Допущено Гос. Комитетом СССР по народному образованию в качестве учебника для машиностроительных техникумов.   Москва   «машиностроение» 1989 г.
  8. В.И.Захаров «Технология токарной обработки» под ред. И.Г.Космачёва Лениздат  1968 г.
  9. Г.Федотов «Звонкая песнь металла» книга для учащихся старших классов Просвещение 1990 г.
  10. «Марочник сталей и сплавов» под ред. В.Г.Сорокина М.»машиностроение»1989 г.

Инструментальные легированные стали

Начало производства легированной стали в России положил известный русский металлург П.П.Аносов (1799-1851). Ему удалось проникнуть в тайну кузнецов Древнего Востока

— найти секрет изготовления булатной стали, узорчатого сплава с необычайно высокой твёрдостью и упругостью. Термин  «легирование» произошло от немецкого слова означающего  «сплавлять», а оно в свою очередь, было образовано от латинского, означающего «связываю, соединяю». За основу легированной стали, при её создании, была взята углеродистая сталь, но при её варке вводились легирующие присадки, улучшающие её эксплуатационные свойства.

Элементы в легирующих сталях обозначаются  буквами русского алфавита

Х – хром

Н – никель

В – вольфрам

Г – марганец

М – молибден

Ф – ванадий

Ю – алюминий

С – кремний

К – кобальт

Д – медь

Цифры после букв указывают на процентное содержание данного элемента в процентах. Цифры стоящие вначале марки легированной стали указывают на содержание углерода. Если цифры отсутствуют, то содержание углерода может быть в пределах 1% и чуть выше.

Пример маркировки легированной конструкционной стали

20Х2Н4А

20 – содержание углерода – 0,20%

Х2 – хрома – 2%

Н4 – никеля – 4%

А – высококачественная.

Инструментальная легированная сталь марки 9ХС

                                               

                                            Химический состав

Fe C Si Mn Cr S P Ni Cu W Mo Ti V
Жел. Угл. Крем. Марган Хр. сера Фосф. Ник. медь Вольф. Молиб. Тит. Ван.
Ост. 0,85 1,2 0,30 0,25 0,03 0,03 0,35 0,3 0,2 0,2 0,03
Ост. 0,95 1,6 0,60 1,25                
  % % % % % % % % % % % %

 

Теплостойкость режущего инструмента, изготовленного из легированной инструментальной стали.

9ХС    (ХВГ)

t=150-160 С          HRC  =     63 – 1 час работы

t=240-250С           HRC  =     59  – 1 час работы

скорость резания     v=до 15 м. в мин.

Эти стали также можно подвергать термообработке

— изотермический отжиг  t= 790-810 С

— температура изотермической выдержки     710 С

Закалка-нагрев до температуры 870 С с охлаждением в масле.

 

Отпуск –        t = 180-240 С       HRC = 63-64

t = 450-500 C  *   НRC = 48-53

 

*- температура отпуска рекомендуемая для цанг и других деталей пружинного типа, а так же нагруженных валов.

Легированные инструментальные стали применяются несколько шире, чем углеродистые инструментальные стали, однако, с точки зрения производительности труда, их экономические возможности незначительны.

      

   Производительность – это возможность с помощью определённого режущего инструмента, при всех других равных показателях, произвести что либо за единицу времени.

  

Изделия из углеродистой и легированной и быстрорежущих инструментальной сталей.

 

наименование углеродистая легированная быстрорежущая
напильники У10, У11, У12, У13 ШХ6, ШХ9, ШХ15 ———-
надфили У10, У11, У12 ——————— ————————
рашпили У7, У7А ——————— ————————
шаберы У10, У12 ——————— ————————
Стамеаки, долота У7

У8

———————- ————————
метчики У10, У11, У12. 9ХС Р9, Р18, Р6М5
Свёрла по дереву —————- 9ХС  ———————-
Свёрла по металлу —————— ———————— Р9, Р18, Р6М5
развёртки ——————— 9ХС Р9, Р18, Р6М5
фрезы ——————— ———————— Р9, Р18, Р6М5
зубила У7А 7ХФ ———————-
отвёртки У8А 8ХФ ————————
Резцы по дереву У13А 9ХС ————————
Резцы по металлу —————— ———————- Р9, Р18, Р6М5
пробойники У8, У8А ———————- ————————
кернеры У7А 7ХФ, 8ХФ ————————
Швейные иглы У7А, У8А ———————- ————————
Ножовочные полотна У8, У8А, У9, У9А, У10, У10А, У11,У12 ———————- ————————
Ножницы по металлу У12А ———————- ————————
Молотки кувалды У7, У8 ———————- ————————
топоры У7 ———————— ————————
Косы, серпы У7, У8 ———————— ————————
плашки —————— 9ХС Р9, Р18, Р6М5

 

Забегая немного вперёд, необходимо отметить, что и термообработка сталей

–  инструментальных  углеродистых,

— легированных инструментальных,

— быстрорежущих  инструментальных сталей,

из-за их различного химического состава также будет не одинакова.В приведённой таблице можно обнаружить эти отличия.

Справочная информация:

HRC — твёрдость по Роквеллу, шкала С

HRB — твёрдость по Роквеллу, шкала В

HRA — твёрдость по Роквеллу, шкала А

HB  — твёрдость по Бринелю

HV  — твёрдость по Виккерсу

HSD — твёрдость по Шору

 

Термообработка инструментальных сталей

Марка стали Температура нагрева Охлаждающая среда
  При

закалке

При

отпуске

При

отжиге

Для

закалки

Для

отжига

У7, У7А,

У8, У8А

800 170 780-

770

вода Вода, масло
У10,

У10А

790 180 770 вода Вода, масло
У11, У11А

У12, У2А

У13, !3А

780 180 750 вода Вода, масло

 

У8ГА 800 180 770 вода Вода, масло
ШХ6 810 200 780 масло воздух
ШХ9 830 280 780 масло воздух
ШХ15 845 400 780 масло воздух
9ХС 860 170 730 масло воздух
Р9 1250 580 860 масло Охлаждение

 в печи

Р18 130 580 860 масло Охлаждение

 в печи

Р6М5       масло Охлаждение

 в печи

Быстрорежущие инструментальные стали.

Быстрорежущие инструментальные стали относятся к разряду высоколегированных инструментальных сталей, однако их маркировка отличается от обычных легированных инструментальных сталей.

Маркировка быстрорежущих сталкй.

Р18

Р9

Р9Ф5

Р14Ф4

Р18Ф2

Р9К10

Р9К5Ф2

Р6М5

Р6М5К5

Ф2 —  2 % ванадия,    Р -6 % вольфрама,  М5  -5 % молибдена,  К5  — 5 % кобальта.

Эти стали в справочной литературе легко найти, все они начинаются с буквы «Р» — вольфрам.Что интересно, в легированных сталях вольфрам  обозначается, при маркировке, буквой «В», а вот в быстрорежущих «Р».

Заглянем в словарь английского языка на букву  «R»  и найдём слово  rapid (быстрый, скорый), вот,  возможно почему, маркировка быстрорежущих сталей отличается от легированных, хотя, как мы говорим, быстрорежущие- это стали имеющие достаточно большие легирующие присадки. Давайте разберёмся в марки стали Р6М5К5.

Назначение – используется при обработке высокопрочных сталей, жаропрочных. Сталь Р6М5К5 – хорошо себя чувствует даже при значительно высоких температурах в процессе обработки деталей. Теплостойкость стали около 650 С. Что это значит? Вспомним, что у  углеродистой инструментальной стали средняя теплостойкость около 250 градусов и скорость резания 12 метров в минуту. У легированной,  соответственно 250 градусов и 15 метров в минуту. У быстрорежущей теплостойкость до 650 С и скорость резания до 50 метров в минуту. Таким образом токаря, использующие резцы быстрорежущие, могут повысить производительность своего труда в 3 – 4 раза.  3-и токаря работающие на ТВС и использующие резцы из углеродистой инструментальной стали будут равноценны 1 токарю, работающему на ТВС, и при обработке деталей использующим резец изготовленный из быстрорежущее инструментальной стали. Термообработка Р6М5К5. Закалка- нагрев до + 1230 градусов по цельсию, охлаждение в масле отпуск ( двух или трехкратный) при  температуре равной +550 градусов по цельсию в течение 1 часа твердость стали в зависимости от температуры отпуска.

 

закалка 1200 С Охлаждение в масле
отпуск 500 С HRC -67
  540 С HRC -68
  580 С HRC -67
  620 С HRC -63
  660 С HRC -57

 Химический состав стали Р6М5

Fe C Si Mn Cr W V Co Mo Ni S P
Жел. Угл. Кремн. марган хром вольф Ванад. Коб. Молиб. Ник. Сера. Фосф.
Ост. 0,84     3,8 5,70 1,7 4,7 4,8      
Ост. 0,92 0,5 0,5 4,3 6,70 2,1 5,2 5,3 0,4 0,03 0,03
% % % % % % % % % % % %

                                                                      Химический состав стали Р9

Fe C Si Mn Cr W V Co Mo Ni S P
Жел. Угл. Кремн. марган хром вольф Ванад. Коб. Молиб. Ник. Сера. Фосф.
Ост. 0,85     3,8 8,50 2,30          
Ост. 0,95 0,5 0,5 4,40 9,50 2,70 0,5 1,0 0,4 0,03 0,03
% % % % % % % % % % % %

Термообработка Р9

Закалка температура + 1230 градусов цельсия; охлаждение масло отпуск трехкратный по 1 часу.

Температура отпуска + 540 градусов                HRC- 66

Температура отпуска + 580 градусов                HRC- 64

Температура отпуска + 620 градусов                HRC- 61

Температура отпуска + 660 градусов                HRC- 54

Сталь Р9 используется для изготовления инструментов простой формы не требующие большого объема шлифовки. ( до 1941-1945 гг)

Просматривая довоенную литературу технической тематики по материаловедению, можно обнаружить интересные подробности, связанные с созданием быстрорежущих инструментальных сталей. Разработкой их начали заниматься в начале 20 века. В разных странах мира к 1922 году её уже производили. К концу 20-х годов в СССР также был налажен выпуск этого инструментального материала. Занимались выпуском заводы « Красный Путиловец»; « N-ский завод»; « Электросталь», « Завод ИОЗ» ( по всей видимости  Ижевский опытный завод).

В тот период времени маркировка этих сталей была другая. Так « Красный Путиловец» выпускал быстрорежущие стали под марками « Успех» и «Победа»

N-ский завод»- и марка ХВН .

« Электросталь» — марки : ЭМ, ЭМ1, ЭМ2.

«Завод ИОЗ»- марки:

  1. Ижевский рапид.
  2. Рапид Тейлор.

Видимо, Ижевский завод по лицензии купленной у Тейлора начал выпускать сталь по химическому составу соответствующей патентованной марке, при этом полностью сохранилось название « Рапид Тейлор». Таким образом в переводе с английского                 ( американского) слово Рапид нам стало понятно и маркировка наших быстрорежущих инструментальных сталей Р6 М5, Р9, Р18- тоже встали на свои логические места.

(Скоро, быстро; быстрорез; Рапид; Р)

На тот момент, когда Тейлор создал свой « Рапид» он был лучшей инструментальной маркой, но как говориться, Земля не стоит на месте, она крутиться- также обстоят дела и с изобретениями: они подхватываются следующими поколениями и создаются новые, превосходящие старые по своим показателям. На смену старым инструментальным материалам появляются новые, более производительные.  Что такое твердые сплавы? Работа по созданию новых инструментальных материалов- твердых сплавов также началась в начале 20 века. Металлурги всего мира понимали, что новые инструментальные материалы создадут предпосылки наивысшей производительности труда, что в конечном счете повышает обороноспособность страны, улучшение благосостояния народа.

Твердые сплавы состоят из тончайших зерен карбидов ( углеродистых соединений) редких тугоплавких металлов- вольфрама и титана, сцементированных вспомогательным металлом- кобальтом. Благодаря особому методу производства- прессованию порошков и спеканию их, без доведения всей массы до плавления ( спекают в печах). В твердых  сплавах сохраняются исключительно ценные свойства исходных карбидов, приближающихся по твердости  к алмазу, в сочетании с вязкостью, обусловленной присутствием кобальта. Твердые сплавы обладают высокой эффективностью по сравнению с другими режущими материалами, во много раз повышают производительность имеющегося оборудования и снижают стоимость изготовляемых изделий.

Металлокерамические твердые сплавы подразделяются на 2 группы: на титано вольфрамовые сплавы «ТК» предназначенные для обработки стали, и на вольфрамовые сплавы « ВК» предназначенные для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.Правильный выбор марки твердого сплава для выполнения той или другой работы чрезвычайно важен и является одним из основных факторов, обеспечивающих получение надлежащих эффективности от применения твердых сплавов.

Твердые сплавы очень дорогие, поэтому их выпускают в виде пластинок, которые припаиваются специальными припоями при очень высоких температурах с помощью газовых тарелок на токарный резец. Сам резец выполнен их обычной конструкционной стали. Работу резца выполняет пластина твердого сплава. Выпускаются также пластины которые крепятся механически к телу резца.

Подробные сведения о использовании твердых сплавов в работе токаря можно почерпнуть в справочниках по технологии токарной обработки металлов. Появляются еще более совершенные инструментальные материалы, однако каждый материал и сейчас выполняет свою ответственную работу находясь на своем месте. Можно напильники изготавливать из твердых сплавов? А почему их производят из углеродистых и легированных инструментальных сталей?

Ответ достаточно прост- экономически невыгодно. Да кроме того еще много причин технологического порядка. Машина, велосипед, самолет- транспортные средства передвижения человека, но в одном случае использовать велосипед, в другом- машину, в- третьем- самолет. Так и у инструментальных материалов, каждый выполняет свою функцию и, надо сказать неплохо. Поэтому то, что изобрел человек используется по нужному назначению. Молоток используется для забивания гвоздей и если в доме он отсутствует, то компьютером гвозди не забьешь- компьютер может поломаться, да и тот, кто будет пытаться это делать может себя травмировать. Надеюсь, что эта тема дала вам понять, что такое интегрированные связи ОО Технология и другие предметы. Если технологию представить в виде дерева, то стволом с корнями будет технология жизни, а ветвями другие дисциплины, которые раньше не отпочковывались, а жили совместно. Сперва была практика жизни и лишь потом появилась теория. В настоящий момент теория без практики все  равно что жизнь без пищи. Но и практика жизни в 21 веке поддерживается теоретическими высказываниями, может не всегда удачно, однако, как мы знаем прогресс человеческого развития не остановить. Что касается межпредметных связей, то учитель технологии их всегда использует, т.к. его предмет, как мы уже об этом говорили, включает все другие предметы школьного курса.

В этой теме были проинтегрированы различные науки. Запишите у себя в конспекте по порядку какие, по вашему мнению, это были научные или предметные знания. А теперь давайте сообща проверим, что записано у меня.

  1. Латинский язык

2.Технология – школьный курс

  1. Геометрия
  2. История

5.Химия

6.Строительство

7.Доменное производство

8.Физика

9.Механика

10.Английский язык

11.География

12.Профессиональная ориентация

13.Технология токарной обработки

14.Технология металлов

15.Краеведение

16.Металлургия

17.Материаловедение

18.термообработка металлов

19.Экономика.

Вот это все и называется интеграция- объединение в целое частей.

 

Ответить

Почта не будет опубликована.Обязательны для заполенения *