Задачи по курсу "Производственные технологии"

ЗАДАЧИ
по курсу «Производственные технологии» ч.1
 
1. По диаграмме состояния системы Cu-Ni опишите взаимодействие компонентов в твердом и жидком состояниях, укажите структурные составляющие во всех ее областях, объясните характер изменения свойств сплавов с помощью правила Курнакова и по правилу рычага определите соотношение жидкой и твердой фаз и их концентрации для сплава, содержащего 30% Cu, между линиями ликвидус и солидус.
 
2. Приведите основные характеристики кристаллических решеток Feα и Feγ, вычислите изменение объема железа при его полиморфном превращении, если радиусы атомов Fe в ОЦК плотной упаковке  rОЦК = 0,1241 нм, а в ГЦК - rГЦК = 0,127 нм.
 
3. Ликвация: виды ликвации и причины возникновения.  Какая ТО применяется для сплавов типа твердый раствор с целью устранения ликвации?
 
4. Опишите явление полиморфизма на примере кобальта. Как различаются строение, основные характеристики кристаллической решетки (размеры, координационное число, плотность упаковки и др.) и свойства Соα и Соβ.
 
5. Роль дислокаций в процессах пластической деформации и формирования напряженно-деформированного состояния.
 
6. Требуется провести поверхностное упрочнение изделия из стали 20. Какие виды обработки можно для этого применить? Опишите одну из технологий и превращения, которые происходят при этом в материале.
 
7. С помощью диаграммы состояния Fe-Fe3С определите температуры нормализации, отжига и закалки для стали У10. Опишите микроструктуру и свойства стали после каждого вида обработки.
 
8. В структуре стали 30 после закалки остаточного аустенита не наблюдается, тогда как в стали У12 его присутствует до 30%. Объясните это с применением мартенситных кривых указанных сталей и назначьте ТО, с помощью которой можно ликвидировать остаточный аустенит. 
 
9. На примере систем Fe-Ni и Fe-Mn описать превращения в сплавах, компоненты которых обладают полиморфизмом.
 
10. В чем отличия ступенчатой, изотермической и поверхностной закалки  от обычной? Каковы преимущества и недостатки каждого из перечисленных видов закалки? 
 
11. Укажите режимы и технологию отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Какие структурные превращения при этом происходят и как изменяются механические свойства материала?
 
12. Определите состав сплава, содержащего 3,1 % С, по фазовым и структурным составляющим. Охарактеризуйте основные свойства этих составляющих.
 
13. На примере меди, алюминия и магния опишите строение и основные характеристики ОЦК, ГЦК и ГПУ кристаллических решеток.
 
14. По диаграмме состояния железо-цементит опишите (с применением правила фаз) превращения в сплаве, содержащем 1,6% С, в интервале температур 0-16000 С, а также определите содержание углерода и количественное соотношение фаз при 13500 С.
 
15. С точки зрения природы химической связи объясните изменение электрических и механических свойств в ряду веществ: NaCl→Al2O3→GaAs→Si→ Ge→Pb→Cu.
 
16. По диаграмме состояния железо-цементит опишите (с применением правила фаз) превращения в сплаве, содержащем 1,6% С, в интервале температур 0-16000 С, а также определите содержание углерода и количественное соотношение фаз при 13500 С.
 
17. Алюминиевый сплав Д1 имеет твердость 118НВ [кГс/мм2], бронза БрА7 – КГС180НВ, а сталь 45 – 350НВ. Чему равно их временное сопротивление σВ [МПа]?
 
18. Изделия из чугуна имеют близкие механические свойства (σВ = 400 МПа, δ = 3-4%), но разные формы графитовой составляющей: шаровую - в одном и комковатую - в другом. Укажите название чугунов и способы получения указанных форм графита.
 
19. Почему для изготовления металлорежущего инструмента применяется сталь с начальной структурой зернистого перлита? В результате какой ТО ее получают и как проводится упрочнение готового инструмента?
20. Каким методом можно восстановить пластичность холоднокатаных медных лент? Назначьте режим ТО и опишите процессы, которые при этом происходят.
 
21. Что такое технологическая анизотропия холоднодеформированного металла? Как она возникает, на какие свойства влияет и как устраняется?
 
22. Для изготовления деталей конструктивной базы РЭС применяют бронзы БрОФ10-1 и БрОЦС4-4-2,5. Расшифруйте состав и назначение легирующих элементов. Приведите механические и технологические свойства этих сплавов.
 
23. Фрезы изготавливаются из стали 9ХС. Укажите состав и группу, к которой она относится, назначьте и обоснуйте режим упрочняющей ТО. Объясните, как влияют легирующие элементы на превращения, происходящие при ТО, микроструктуру и свойства стали.
 
24. По диаграмме состояния медь-цинк опишите характер превращений и взаимодействия компонентов, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните изменение свойств латуней.
 
25. Для изготовления шасси и лицевых панелей электронных приборов применяется сплав АМг3. Укажите его состав, назначение легирующих элементов и основные физико-химические свойства. Каким методом проводится его упрочнение.
 
26. Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) пружин из стали 70. Опишите превращения, которые при этом происходят, микроструктуру и свойства стали после ТО.
 
27. Для изготовления ответственных деталей РЭС выбран сплав В95Т1. Укажите состав и основные физико-химические свойства, механизм и технологию упрочнения сплава.
 
28. Чему равен коэффициент Пуассона, модуль Юнга и модуль сдвига, если образец с d0 = 2,2 мм и l0 = 100 мм упруго сдеформировался до d1 = l,97 мм и l1 = 127 мм. Модуль объемной упругости материала k = 1,87 105 МПа.
 
29. Для изготовления деталей методом глубокой многооперационной вытяжки используется латунь Л68. Укажите состав, структуру и свойства сплава, назначьте и обоснуйте режим ТО, применяющейся между отдельными операциями вытяжки.
30. Для деталей, работающих в контакте с сильными кислотами, выбрана сталь 14Х17Н2. Укажите состав, структуру и класс стали, назначение легирующих элементов. Какая термообработка повышает эксплуатационные свойства этого класса сталей?
 
31. Определите глубину проникновения электрического поля в алюминиевый и железный проводники на частотах 400 и 105 Гц. Считать: для Al - μ = 1, ρ = 0,028 мкОм ·м, для Fe - μ = 1000, ρ = 0,1 мкОм ·м.
 
32. Для элементов сопротивления выбран сплав копель МНМц 43-05. Укажите состав и группу, к которой он относится по назначению. Опишите структуру и физико-химические характеристики сплава. Какие материалы можно использовать в качестве его заменителей.
 
33. Определите запас по электрической прочности плоского конденсатора и толщину диэлектрика в нем, если емкость конденсатора 68 пФ, площадь обкладок 10 см2, а рабочее напряжение 10 кВ. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε = 6,5, Епр = 5 107 В/м.
 
34. Определить время, в течение которого электрон пройдет расстояние в 1 км по медному проводнику, если ρ = 0,017 мкОм ·м, U = 220 В, на атом приходится один свободный электрон. За какое время он прошел бы это расстояние при отсутствии рассеяния?
 
35. Удельное сопротивление медного проводника, содержащего 0,5 ат.% индия, равно 0,0234 мкОм ·м. Определить концентрацию атомов индия в сплаве с ρ = 0,0298 мкОм ·м, полагая, что все остаточное сопротивление обусловлено рассеянием на атомах примеси. (Использовать правила Маттисена и Линде).
 
36. Стержень из графита соединен последовательно с медным стержнем того же сечения. Определить, при каком соотношении их длин, сопротивление композиции не зависит температуры. Принять для меди  - ρ = 0,017 мкОм ·м, αρ = 4,3 10-3 К-1 , для графита - ρ =  8,0 мкОм ·м, αρ = -10-3 К-1.
 
37. Один спай термопары помещен в печь с Т = 2000С, другой находится при Т = 200С. Вольтметр показывает при этом термо ЭДС 1,8 мВ. Чему будет равна термо ЭДС, если второй спай поместить в сосуд: а) с тающим льдом; б)  с кипящей водой? Удельную термо ЭДС во всем температурном диапазоне считать постоянной.
 
38. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 200С равно 35 Ом. Определить температуру нити, если в установившемся режиме работы при U = 220 В по ней проходит ток 0,6А. Считать αρ = αR = 5 10-3 К-1.
 
39. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в кремнии при 250 К, если ширина его запрещенной зоны Eg = 1,12 эВ, а эффективные массы плотности состояний mc = 1,05 mo, mv = 0,56 mo.
 
40. Определить время жизни и подвижность электронов в невырожденном Ge при Т = 300 К. Диффузионная длина электронов Lп = 1,5 мм, а коэффициент диффузии Dn = 9,8·10-3 м2/с.
 
41. Определить скорость оптической генерации g неравновесных носителей заряда в Si на глубине 100 мкм от освещаемой поверхности при фотовозбуждении  монохроматическим излучением интенсивностью I0 = 1020 м-2·с-1, если показатель поглощения материала на длине волны излучения α = 5·104 м-1, а коэффициент отражения излучения R = 0,3.
 
42. Прямоугольный образец полупроводника n-типа с размерами 50×5×1 мм помещен в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,5 Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Под действием напряжения Uа = 0,42 В, приложенного вдоль образца, по нему протекает ток Iа = 20 мА. Измерения показывают ЭДС Холла UН = 6,25 мВ. Найти удельную электропроводность σ, подвижность μ и концентрацию n основных носителей заряда.
 
43. Магнитная восприимчивость никеля при температурах 400 и 8000С равны соответственно 1,25·10-3 и 1,14·10-4. Определить температуру Кюри и магнитную восприимчивость Ni при температуре 6000С (использовать закон Кюри-Вейсса).
 
44. В сердечнике трансформатора удельные магнитные потери на гистерезис и на вихревые токи на f = 2 кГц равны между собой и составляют 2 Вт/кг. Определить суммарные удельные магнитные потери в сердечнике на частоте 400 Гц, если максимальная магнитная индукция в нем такая же.
 
45. Катушка с ферритовым тороидальным сердечником диаметром 10 мм имеет индуктивность 0,12 Гн и содержит 1000 витков. Определить ток в катушке, при котором  магнитная индукция  в сердечнике равна 0,1 Тл.
 
46. Цилиндрический стержень диаметром 10 мм и длиной 20 мм из диэлектрика с удельным объёмным сопротивлением ρv = 1013 Ом·м и удельным поверхностным сопротивлением ρs = 1014 Ом имеет на торцах металлические электроды. Определить сопротивление между ними.
47. Рассчитайте, насколько изменится диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги с плотностью dб = 1000 кг/м3 после пропитки ее конденсаторным маслом. Для целлюлозы εц = 6,5; dц = 1500; εв = 1; dв = 0; εм = 2,2. Использовать формулу Лихтеннекера для сложного диэлектрика в предположении, что компоненты включены последовательно.
 
48. Пленочный конденсатор, диэлектрик которого имеет ε = 3 теряет за 30 минут половину сообщенного ему заряда. Полагая, что утечка происходит только через пленку диэлектрика, определите его удельное сопротивление.
 
49. Определите удельные электрические потери в плоском конденсаторе, изготовленном из пленки полистерола толщиной 20 мкм, если на него подано напряжение 2 В частотой 2 МГц. Для полистирола ε = 2,5; tg δ = 2·10-4.
 
50. В ферритовом кольцевом сердечнике дросселя на частоте f = 0,1 МГц напряженность магнитного поля Н = 4 А/м. Найти удельные магнитные потери в сердечнике, если tgδм = 0,2, а магнитная проницаемость феррита  μ. = 2500.
 
51. Кольцевой ферритовый сердечник со средним диаметром dср =  25 мм имеет воздушный зазор длиной 1 мм. При пропускании тока 0,17 А через обмотку сердечника, состоящую из 500 витков, в зазоре создается индукция Bо = 0,1 Тл. Определите магнитную проницаемость феррита.
 
52. В качестве основной формообразующей операции изготовления детали из алюминиевого сплава Д16Т выбрано литье под давлением. Насколько обоснован этот выбор с точки зрения технологических свойств материала. Какой метод был бы более эффективен в условиях крупносерийного производства?
 
53. Определить Тш-к и уровень технологичности конструкции детали по трудоемкости, если Тшт = 120 с, программа выпуска N = 110 шт, Тпз = 21 мин. Базовый показатель трудоемкости равен 6,5 мин.
 
54. В условиях крупносерийного производства необходимо изготовить станину технологической установки из чугуна ВЧ42-12. Предложите и обоснуйте наиболее эффективный метод изготовления заготовки.
 
55. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях единичного производства.
 
56. В механическом цеху имеются следующие группы станков: шлифовальные, фрезерные, зубонарезные, токарные, сверлильные, протяжные. Расположите указанное оборудование в последовательности операций типового ТП изготовления зубчатых колес.
 
57. В условиях массового производства необходимо изготовить деталь из бронзы БрО-6. На основе анализа технологических свойств материала выберите метод изготовления заготовки.
 
58. На 250 рабочих местах, оснащенных 640 единицами оборудования в течении месяца выполняется 3600 операций. Определить тип производства и дать его технико-экономическую характеристику.
 
59. Табличным методом определить припуск под обработку отверстия  диаметром 40+06 и шероховатостью Ra0,63 в корпусной детали. Материал заготовки – ковкий чугун, метод изготовления – литье по выплавляемым моделям.
 
60. При изготовлении заготовок односторонних печатных плат из фольгированного стеклотекстолита применяется вырубка по контуру и пробивка базовых отверстий. Укажите особенности выполнения этих операций по сравнению с листовой штамповкой металлов.
 
61. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях среднесерийного производства.
 
62. Рассчитайте комплексный показатель технологичности детали (чертеж с ТТ прилагается) по конструкторским и технологическим показателям, рекомендуемым для электромеханических узлов РЭС.
 
63. На основе анализа физико-химических и технологических свойств материала выберите метод изготовления втулки подшипника скольжения из полиамида ПА 610-1-101. Производство массовое.
 
64. Определите состав штамповочных операций, рассчитайте их усилия и выберите пресс для их выполнения. Чертеж детали с ТТ прилагается. 
 
65. Поверхность детали из низкоуглеродистой стали марки 20кп должна иметь твердость HRC42-46, быть износо- и коррозионностойкой. Предложите метод обработки, обеспечивающий указанные эксплуатационные свойства.    
 
66. Какие методы обработки резанием позволяют получить шероховатость поверхности деталей типа тел вращения из углеродистых сталей меньше Ra0,32?
 
67. Дайте классификацию, рекомендации по выбору и методику расчета конструктивных элементов литниковых систем, применяемых при литье в кокиль.
 
68. Выберите заготовку и разработайте технологический маршрут изготовления детали (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях массового производства.
 
69. Опишите приемы обработки, схемы базирования и виды станочных приспособлений и инструмент, применяемый при изготовлении валов и осей с отношением длины к диаметру большим за 5-7.
 
70. Технологические возможности и особенности выполнения разделительных операций точной листовой штамповки металлических сплавов.
 
71. Выберите заготовительную операцию и разработайте техноло-гический маршрут изготовления детали из силумина (чертеж с техническими требованиями прилагается) в условиях массового производства.
 
72. На примере детали (чертеж прилагается) покажите какие технологические приемы, схемы базирования и приспособления применяются при изготовлении тонкостенных деталей типа тел вращения.
 
73. Разработать схему базирования (с учетом конструкторских требований, приведенных на чертеже) и представить ее условно на  технологической схеме обработки корпусной детали.
 
74. Табличным методом определить общий припуск под обработку наружной цилиндрической поверхности детали (чертеж прилагается) и выбрать сортамент горячекатанного проката для изготовления заготовки.
 
75. Виды и конструктивное исполнение форм для прямого прессования термопластов. Разработать технологический маршрут изготовления детали (чертеж прилагается) из аминопласта КФА2.