 |
Твердые сплавы, применяемые для армирования инструментов
|
|
|
|
Целью изучения дисциплины «Технология изготовления породоразрушающих инструментов» является приобретение магистрантами навыков и знаний в области современных проблем науки и технологии производства машиностроительной продукции, необходимых в условиях рыночной экономики и острой конкурентной борьбы машиностроительных предприятий, производящих породоразрушающее оборудование. Знания современных проблем технологии производства породоразрушающего оборудования позволят будущим специалистам – магистрам - владеть информацией об инновационных технологических методах повышения надежности горных инструментов и направлениях для их совершенствования.
1.1 Задачи изучения дисциплины заключаются:
- в приобретении знаний в области современных проблем технологии изготовления породоразрушающих инструментов;
- в приобретении знаний новых конструкторско-технологических решений в производстве породоразрушающих инструментов;
- в приобретении знаний в области эффективности высоких технологий в машиностроении;
- в приобретении знаний технологического обеспечения производства изделий требуемого качества, обеспечивающих конкурентоспособность продукции.
1.2 В результате изучения дисциплины магистрант должен знать:
- современные проблемы в области технологии изготовления породоразрушающих инструментов;
- инновационные технологии, применяемые в технологии изготовления породоразрушающих инструментов;
- условия автоматизации и средства автоматизации производственных процессов в технологии изготовления породоразрушающих инструментов;
уметь:
- анализировать и оценивать возможности современной технологической науки;
|
|
|
- применять инновационные решения при технологии изготовления породоразрушающих инструментов.
1.3 Пререквизиты: Для изучения дисциплины магистрант должен хорошо знать следующие дисциплины: «Инновационные технологии производства машин».
1.4 Постреквизиты: Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Технология изготовления породоразрушающих инструментов» являются базой для выполнения магистерской работы.
Система оценки знаний
Таблица 1
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
| № варианта | Вид итогового контроля | Виды контроля | Проценты, % |
| Экзамен | Итоговый контроль | ||
| Рубежный контроль | |||
| Текущий контроль |
Магистрант допускается к сдаче итогового контроля при наличии суммарного рейтингового балла ≥ 30. Итоговый контроль считается сданным в случае набора ≥ 20 баллов. Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 3).
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Технология изготовления породоразрушающих инструментов»
| Недели | |||||||||||||||
| Недельное количество контроля | |||||||||||||||
| Виды контроля | П1 | П2 | П3 | П3 | П4 | П4 | П5 | РК1 СР1 | П6 | П7 | П8 | П8 | П9 | П9 | РК2 СР2 |
| Виды контроля: П- практическая работа, СР - самостоятельная работа магистранта, РК - рубежный контроль |
Таблица 3
Оценка знаний обучающихся
| Оценка | Буквенный эквивалент | Рейтинговый балл (в процентах %) | В баллах |
| Отлично | А | 95-100 | |
| А- | 90-94 | 3,67 | |
| Хорошо | В+ | 85-89 | 3,33 |
| В | 80-84 | 3,0 | |
| В- | 75-79 | 2,67 | |
| Удовлетворительно | С+ | 70-74 | 2,33 |
| С | 65-69 | 2,0 | |
| С- | 60-64 | 1,67 | |
| D+ | 55-59 | 1,33 | |
| D | 50-54 | 1,0 | |
| Неудовлетворительно | F | 0-49 |
Содержание дисциплины
Таблица 4
Распределение часов по видам учебных занятий
|
|
|
| Наименование темы | Количество академических часов | |||
| Лекция | Практ. занят. | СРМП | СРМ | |
| Тема 1 – Материалы, применяемые для изготовления горных инструментов. Материалы для изготовления корпусов (державок); Твердые сплавы, применяемые для армирования инструментов; Припои и флюсы; Алмазы и сверхтвердые материалы для армирования горных инструментов. | ||||
| Тема 2 – Рабочие инструменты горных машин. Назначение инструментов и предъявляемые к ним; Общая классификация горных инструментов; Элементы и параметры горнорежущих инструментов; Инструменты проходческих комбайнов; Резцы и штанги для сверления шпуров; Инструменты для ударно-поворотного и вращательно-ударного бурения; Особенности изготовления режущих инструментов, армируемых вольфрамокобальтовыми твердыми сплавами; Стандартизация и унификация и унификация горных инструментов. | ||||
| Тема 3 – Процессы разрушения и нагрузки на инструменты горных машин. Виды резания (разрушения); Методы определения нагрузок на режущих инструментах; Нагрузки на дисковые шарошки проходческих комбайнов. | ||||
| Тема 4 – Методика расчета и выбор основных параметров дисковых шарошек по условию прочности. | ||||
| Тема 5 – Методика и техника измерений контактных температур при резании и бурении горных пород. | ||||
| Тема 6 – Контактная температура, скорость резания и износ резцов. | ||||
| Тема 7 – Динамика процессов при вращательном бурении шпуров. Влияние частоты вращения инструмента на процесс бурения. | ||||
| Тема 8 – Эксплуатация горных инструментов. Стойкость и расход резцов выемочных машин; Стойкость и расход буровых резцов; Методика производственных испытаний горных инструментов; Восстановление и заточка твердосплавных инструментов; Технологические методы повышения надежности горных инструментов; Расчет экономической эффективности от создания и внедрения новых типов горных инструментов; Направления совершенствования горных инструментов. | ||||
| Всего часов |
Содержание лекций
Лекция 1. Материалы, применяемые для изготовления горных инструментов.
|
|
|
Материалы для изготовления корпусов (державок)
В отечественной практике корпуса изготовляют за небольшим исключением из легированных сталей: хромоникелевых, хромоникельмолибденованадиевых, хромокремнемарганцевых и т. д. Применение этих сталей в сочетании с соответствующими технологическими операциями способствует снижению напряжений в пластинах твердого сплава, которыми армируют корпуса, и повышению прочностных показателей. Для снижения напряжений в паяном соединении без резкого охлаждения рекомендуется применять стали мартенситного класса 38ХНЗМФА и 45ХНЗМФА, закаливающиеся на воздухе. При температуре 200—350°С, когда припой теряет пластичность, в сталях этого класса происходят мартенситные превращения, размеры пазов увеличиваются и тем самым снижаются или совсем устраняются термические напряжения. Аналогичный эффект получается у сталей перлитного класса ЗОХГСА и 35ХГСА при изотермической закалке в селитровых ваннах после пайки.
Ведутся широкие поисковые работы по выбору и применению легированных сталей для всех видов горного режущего инструмента. Перспективно применение хромоникельмолибденованадиевых и хромоникельвольфрамовых сталей.
Твердые сплавы, применяемые для армирования инструментов
В целях повышения износостойкости горных инструментов их режущую часть оснащают металлокерамическими или наплавочными твердыми сплавами. Благодаря своим высоким эксплуатационным свойствам и простоте армирования инструмента наибольшее распространение получили металлокерамические твердые сплавы группы ВК (вольфрамокобальтовые).
Эти сплавы получают спеканием смеси порошков монокарбида вольфрама и кобальта при температуре 1320—1480 °С. Монокарбид вольфрама — соединение твердостью 1730 МПа с температурой разложения 2600 °С — представлен в сплавах в виде зерен размером 1—5 мкм (основная масса). Кобальт в сплаве — цементирующая составляющая. Твердость кобальта в 4—5 раз ниже, чем карбида вольфрама, температура плавления 1350 °С. Кобальт хорошо смачивает карбид вольфрама, в сплаве он находится не в чистом виде, а содержит твердые растворы вольфрама и углерода (от 1 до 8—10% по массе).
|
|
|
По структуре сплавы бывают: мелкозернистыми (индекс М, размер зерен до 1 мкм), среднезернистыми (размер зерен 1— 2 мкм) и крупнозернистыми (индекс В, размер зерен 2—5 мкм). Мелкозернистые сплавы при одинаковом химическом составе имеют большие твердость и износостойкость, но меньшую прочность, чем крупнозернистые. Последние имеют повышенные прочность и ударную вязкость, но более низкую износостойкость.
Припои и флюсы
Для соединения твердых сплавов с корпусами горных инструментов можно использовать припои.
Свойства припоя должны обеспечить наиболее полное сохранение качества твердого сплава после пайки. Из используемых в настоящее время этому требованию в большей мере отвечают серебряные припои (например, ПСр44). Они (пластичны при циклических нагрузках, обеспечивают весьма прочные соединения и хорошо смачивают все сплавы и металлы. Низкая температура плавления и высокая пластичность обеспечивают самые низкие напряжения в твердом сплаве после пайки. Однако вследствие дороговизны и дефицитности серебра эти припои в отечественной практике для пайки горных инструментов почти не применяются.
Широкое распространение получили медно-цинковые припои с присадками никеля, марганца, кремния и др. Эти присадки повышают прочность и надежность паяного соединения и улучшают механические и технологические свойства припоев.
Из используемых в настоящее время этому требованию в большей мере отвечают припои ПЛНКоМц 49-9-0,2-0,2; ПЛНМц 10-5 и ПЛМцЖК 1,5-0,75-0,15, содержащие никель, кобальт и марганец (остальное латунь).
|
|
|
