2.1. Содержание и порядок выполнения индивидуального задания
Задания выдаются преподавателем по номерам (см. прилож. А), соответствующим порядковым номерам, под которыми указаны фамилии студентов в журнале. Менять задание и изменять его содержание возможно только с разрешения преподавателя.
Отчет должен состоять из следующих составных частей.
1. Титульный лист.
2. Лист задания.
3. Основная часть задания.
4. Перечень ссылок.
5. Приложение (при необходимости).
В листе задания приводится выданное преподавателем задание.
В перечне ссылок указывается вся использованная литература, включая ГОСТы, учебники, описания изобретений и т.д.
Отчет по индивидуальному заданию выполняется на листах А4 в машинописном или рукописном виде. Текст задания оформляется в соответствии с требованиями ДСТУ 3008. Ссылки на использованные источники приводятся согласно требованиям ДСТУ ГОСТ 7.1:2006 "Система стандартів з інформації, бібліотечної та видавничої справи. Бібліографічний запис. Бібліографічний опис. Загальні вимоги та правила складання".
Иллюстрации могут быть выполнены как с использованием компьютерных графических программ, так и от руки, в карандаше. Допускается использование скопированных из литературы эскизов и схем.
Листы работы должны быть скреплены тем или иным способом.
2.2. Суть и содержание индивидуального задания.
2.2.1. Задание для специальности «Промышленная теплотехника».
Индивидуальное задание заключается в выборе материала и вида обработки для заданного изделия энергетического оборудования, работающего при повышенной температуре. Исходной информацией является: название изделия, место и условия его работы и (в некоторых случаях) группа сталей или сплавов.
Наиболее важно понять общую схему выполнения задания. Отправной точкой решения являются условия работы изделия. Именно отталкиваясь от них необходимо выбирать материал для изготовления изделия. В данном случае, важнейшей информацией является:
- температура работы изделий;
- рабочие напряжения;
- проектный срок службы изделия.
Все материалы, предназначенные для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах, условно разделены на группы по диапазону рабочих температур. Точнее, по максимальной рабочей температуре. При этом, в характеристиках механических свойств указывается, какие рабочие напряжения может выдерживать данный материал.
Наиболее важно то, что величина максимальных рабочих напряжений зависит от запланированной длительности работы. Это связано со специфическим явлением – ползучестью металла, т.е., пластической деформацией при постоянном напряжении. Причем величина этого напряжения заметно ниже предела текучести при данной температуре.
Индивидуальное домашнее задание должно содержать следующие пункты:
- краткая характеристика детали и условий ее работы;
- выбор материала для изготовления детали;
- технологию термической обработки детали;
- особенности конечной структуры и механических (в том числе, свойств, характеризующих поведение материала при высоких температурах) свойств.
2.2.2. Задание для специальности «Металлургия цветных металлов».
Индивидуальное задание заключается в выборе материала и вида обработки для заданного изделия. Исходной информацией является: вид изделия, место и условия его работы, а также основные требуемые свойства.
Отправной точкой решения являются условия работы изделия. Именно отталкиваясь от них необходимо выбирать материал для изготовления изделия. В данном случае, такой информацией является:
- рабочие напряжения, уже выраженные в требуемом пределе текучести;
- характеристика среды. Например, агрессивность, с точки зрения коррозии металла;
- способ изготовления заготовки (литье, холодная деформация, сварка);
- некоторые характеристики материала изделия (плотность, электропроводность и т.п.).
Индивидуальное домашнее задание должно содержать следующие пункты:
- краткая характеристика детали и условий ее работы;
- выбор материала для изготовления детали;
- технологию термической обработки детали, обеспечивающей заданные свойства;
- описание (дополнительно возможно изображение) конечной структуры и механических свойств.
При назначении термической обработки изделия необходимо помнить, что некоторые технологические процессы формообразования изделия или заготовки оказывают влияние на свойства изделия. Например, холодная деформация повышает прочность и снижает пластичность металла. При этом полученные значения этих свойств могут как совпадать с требуемыми, так и не соответствовать им.
Приложение А
Темы индивидуальных заданий для специальности ПТ
1. Арматура шахтной термической печи с воздушной атмосферой предназначена для закрепления подвесок с обрабатываемыми деталями. Максимальные рабочие температуры – 1000 оС. Рабочие напряжения могут достигать 10 Н/мм2. Проектный срок службы – 5 лет.
2. Корзина для загрузки деталей при цементации (атмосфера содержит СО, т.е. восстановительная). Рабочие напряжения – 3-5 Н/мм2. Максимальные температуры – 950-970 оС.
3. Холодильники кожуха доменной печи являются сложными литыми деталями. Температура на внутренних поверхностях холодильников может достигать 450 оС. Среда - окислительная. Максимальные напряжения – 10-15 Н/мм2.
4. Труба пароперегревателя ТЭС работает в среде водяного пара. Давление – 20 атм, температура 550-570 оС. Рабочие напряжения 15-25 Н/мм2. Труба предназначена для эксплуатации в течении 15 лет.
5. Корпус бытового котла предназначен для длительной эксплуатации при температурах 300-350 оС. Максимальные напряжения – 15-20 Н/мм2.
6. Крепежные детали паропроводов предназначены для длительной службы (не менее 10 лет). Максимальная температура 450-470 оС. Напряжения 65-70 Н/мм2.
7. Труба установки для производства перегретого пара предназначена для работы в агрессивной среде химического предприятия при температуре 550-560 оС в течение 3-4 лет. Максимальные напряжения – 70-80 Н/мм2.
8. Корпус высокотемпературного насоса. Рабочие параметры: температура 550-600 оС, напряжение – 80-100 Н/мм2. Срок службы – 5-10 лет.
9. Крекинговая труба нефтеперерабатывающей установки. Максимальные параметры – 580-600 оС при напряжении до 550 Н/мм2. Срок службы – до 10-15 лет.
10. Выпускной клапан двигателя внутреннего сгорания работает при температуре 600-650 оС в среде газов, содержащих оксиды азота, серы, водяной пар. Напряжения незначительные. Срок службы – 15-20 лет.
11. Лопатки газовой турбины работают в среде с температурой 700-750 оС при максимальном напряжении 200-250 Н/мм2. Срок службы до замены 5-7 дней.
12. Лопатки реактивной турбины работают при температуре 800-850оС и напряжениях 180-210 Н/мм2. Плановый срок службы – 200-400 ч.
13. Литые детали арматуры печей обжига цемента работают в условиях частых теплосмен при температуре 800-850 оС. Действующие напряжения не превышают 50 Н/мм2.
14. Корпус горелки газовой печи может работать при температурах 1200-1300 оС. Плановый срок службы – 1 год. Действующие напряжения невелики и не превышают 3-5 Н/мм2.
15. Детали корпуса реактивного двигателя работают при температурах до 700-720 оС. Основное требование к материалу деталей: деформация при действующих напряжениях 100-110 Н/мм2 за 1-1,5 года не должна превысить 1%.
16. Крепежные элементы пароперегревателя работает при температуре 450-500 оС и напряжениях80-120 Н/мм2. Допустимая деформация за счет ползучести – 0,5-1%. Пароперегреватель рассчитан на службу в течение 10-15 лет.
17. Выхлопная система авиационного двигателя может нагреваться до температур 600-700 оС. При этом рабочие напряжения достигают 15-20 Н/мм2. Деформации за 5-10 лет работы не должны превышать 1%.
18. Котел индивидуального использования отапливается газом. Максимальная температура некоторых его частей – 470-490 оС. Напряжения не превышают 35-40 Н/мм2.
19. Арматура установки для крекинга нефти работает при нагреве до 550-600 оС. Рабочие напряжения могут достигать 140-160 Н/мм2. Допустимая деформация при этом не должна превышать 1%.
20. Диск турбины реактивного двигателя может нагреваться до температур 540-560 оС. Рабочие напряжения достигают 250 Нмм2. Расчетный срок службы – 1-1,5 года.
21. Радиантная труба работает при температуре горения топлива 1100 оС. Давление внутри трубы создает напряжения до 10 Н/мм2. Проектный срок службы – не менее 3х лет. Среда продукты сгорания – окислительная.
Приложение Б
Темы индивидуальных заданий для специальности МКМ
1. Радиатор системы охлаждения двигателя автомобиля. Трубки и пластины изготавливаются методами холодной пластической деформации. Требования: высокая теплопроводность и коррозионная стойкость при умеренной цене.
2. Корпус небольшого катера, предназначенного для эксплуатации в пресных водоемах. Предел текучести материала – 70-80 Н/мм2.
3. Плоскость крыла самолета. Способ соединения деталей крыла – клепка. Требуемый предел текучести материала должен быть не ниже 120-130 Н/мм2.
4. Специальный профиль для корпуса самолета изготавливается методом горячего прессования. Требования к материалу: минимальная плотность; предел текучести 200-220 Н/мм2.
5. Холоднотянутая трубка для водовода питьевой воды. Основные требования: коррозионная стойкость в нейтральной среде; минимальный вес; предел текучести 40-50 Н/мм2.
6. Вкладыш подшипника скольжения дизельного двигателя небольшого компрессора. Условия работы и требования к детали: линейная скорость скольжения – 20-30 мм/с; удельное давление – до 10 МПа.
7. Кольцо подшипника скольжения рулевого редуктора грузового автомобиля. Условия работы и требования к детали: небольшие скорости скольжения; максимальные напряжения – до 450 Н/мм2.
8. Литая водопроводная арматура системы охлаждения морского судна. Условия работы и требования к детали: стойкость к коррозии в морской воде; максимальные рабочие напряжения – 250 Н/мм2.
9. Вкладыш шатунного подшипника автомобильного двигателя. Условия работы и требования к детали: линейная скорость скольжения – 40-50 м/с; удельное давление – 15-20 МПа.
10. Ответственная плоская пружина авиационного прибора. Условия работы и требования к детали: высокая коррозионная стойкость; высокие упругие свойства; парамагнитность.
11. Литой кран для кухонной раковины. Основное требование – достаточная коррозионная стойкость.
12. Для изготовления проводки необходима проволока сечением 2,5 мм2. Основное требование: электрическое сопротивление должно быть не выше 0,03*10-6 Ом*м.
13. Для изготовления ответственной проводки необходима проволока сечением 2,5 мм2. В процессе соединения проволока может подвергаться неоднократным скручиваниям и пайке. Основное требование: электрическое сопротивление должно быть не выше 0,025*10-6 Ом*м.
14. Радиаторная холоднотянутая трубка, предназначенная для антифризов. Условия работы и требования к детали: теплопроводность не ниже 270 Вт/(К*м); предел текучести не более 20 Н/мм2.
15. Корпус химического аппарата, предназначенного для производства кислых реактивов. Условия работы и требования к детали: предел текучести не ниже 570 Н/мм2.
16. Холоднотянутая труба предназначенная для перекачки технологических жидкостей в самолетах. Условия работы и требования к детали: плотность не выше 2 г/см3; предел текучести 100-140 Н/мм2.
17. Трубчатая сварная рама безопасности гоночного автомобиля. Условия работы и требования к детали: предел текучести не ниже 350 Н/мм2; плотность материала не более 3 г/см3.
18. Литой корпус топливного насоса авиационного двигателя. Возможен нагрев до 100-150 оС. Условия работы и требования к детали: высокая герметичность; плотность не более 2г/см3; предел текучести при 100 оС не ниже 40 Н/мм2.
19. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Условия работы и требования к детали: минимальная масса (плотность не выше 3 г/см3); предел текучести при 200 оС не ниже 100-120 Н/мм2.
20. Обшивка крыла сверхзвукового самолета вследствие трения о воздух может нагреваться до 150-160 оС. Изготавливается из листа. Условия работы и требования к детали: предел текучести при указанной температуре не ниже 300 Н/мм2.
21. Прессованный оконный профиль. Условия работы и требования к детали: стойкость к атмосферной коррозии; предел текучести 50-100 Н/мм2.
3.РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - 520 с.
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.:Машиностроение,1990. - 528 с.
3. Травин О.В., Травина Н.Т. Материаловедение. - М.: Металлургия,1989. - 384 с.
4. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.
5. Научные основы материаловедения /Б.Н. Арзамасов, А.И. Крашенинников, Ж.П. Пастухова и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. - 366 с.
6. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Материаловедение". - Донецк, 2003. - 48 с.
7. Методичні вказівки до самостійної роботи студентів з вивчення курсу "Матеріалознавство". - Донецьк, 2001. - 16 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ
по организации СРС при подготовке к аудиторным занятиям и выполнении индивидуальных заданий по дисциплине „Рационализаторская и изобретательская деятельность и патентная защита продукции” (для студентов специальностей 090104 “Металловедение”, 090101 “Прикладное материаловедение”,
Направление подготовки „Инженерное материаловедение”)
Область знаний: 0904 – Металлургия и металловедение
Составители: Крымов Виталий Николаевич, к.т.н.
