Характеристика технологического оборудования ОАО "Конструкторское бюро химавтоматики"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Производственная практика в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего образования по специальности «Физика металлов» заключается в подготовке к профессиональной и специальной деятельности путем углубления и закрепления знаний студентов, полученных в лекционных курсах, на лабораторных и практических занятиях, а также приобретения навыков самостоятельной практической работы. Практика является подготовительным звеном для дальнейшего выполнения преддипломной практики и выпускной квалификационной работы.

Цели практики:

- закрепление, дополнение и углубление теоретических знаний, полученных студентами при изучении общетехнических и специальных дисциплин учебного плана;

- умелое применение полученных знаний на практике;

- развитие навыков познавательной деятельности ведения самостоятельной работы по проектированию и изготовлению изделий, овладение методикой исследований, экспериментирования и оформления документации;

- сбор материалов для курсового и дипломного проектирования.

Задачи практики:

- ознакомление с задачами предприятия (организации) и отрасли по повышению эффективности производства, внедрение новейших достижений науки и техники;

- изучение работы подразделений предприятия;

- повышение производительности труда рабочих и ИТР;

- организация рационализаторской и изобретательской работы;

- ознакомление с технической и технологической документацией, патентной информацией;

- изучение мероприятий по охране труда, охране окружающей среды, гражданской обороне.

1. Характеристика предприятия "КБХА"

ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики» - российское предприятие ракетно-космической промышленности.

Предприятие было создано в 1940 году как конструкторское бюро КБ-2 для изготовления агрегатов непосредственного вспрыска топлива в цилиндры авиационных моторов.

В годы ВОВ карбюраторный завод был эвакуирован в г. Бердск Новосибирской области, где продолжил разработку и производство карбюраторов непосредственного вспрыска.

В 1946 году завод перебазировался в Воронеж и получил название ОКБ-154. Предприятие освоило производство различных агрегатов для турбореактивных и турбовинтовых двигателей. В дальнейшем завод ОКБ-154 стал самостоятельным и начал разработку ракетных двигателей.

В начале 60-х годов предприятие было переименовано в ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики». Одним из приоритетных направлений деятельности КБХА становится создание ЖДР.

В период 1960-1980 годов КХБА создал ядерный ракетный двигатель, мощный газодинамический лазер и кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель.

В настоящее время КБХА включает в себя конструкторский комплекс, завод ракетных двигателей, испытательный комплекс.

Основная продукция ОАО «КБХА»:

* Жидкостные ракетные двигатели для космических ракет-носителей;

* ЖРД для боевых ракет и пр.

Сегодня ОАО «КБХА» - это современное научно-производственное объединение, осуществляющее полный цикл создания ЖРД. Конструкторское бюро химавтоматики проводит разработку двигателей для ракет-носителей «Союз-2», «Ангара», кислородно-водородных двигателей разгонных блоков, гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

2. Электронный микроскоп металлографических исследований

Металлография - метод исследования и контроля металлических материалов. Металлография изучает закономерности образования структуры, исследуя макроструктуру и микроструктуру металла (путём наблюдения невооруженным глазом либо с помощью светового и электронного микроскопов), а также изменения механических, электрических, магнитных, тепловых и др. физических свойств металла в зависимости от изменения его структуры.

Задачей металлографического исследования является установление взаимосвязи между качественными и количественными характеристиками структуры, и физическими, механическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами металлических материалов.

Макроанализ заключается в определении строения металла путем просмотра его излома или специально подготовленной поверхности невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях -- до 30 раз (рисунок 1). Это позволяет наблюдать одновременно большую поверхность и получить представление об общем строении металла и о наличии в нем определенных дефектов.

Рисунок 1

Макроанализ дает возможность выявлять раковины, шлаковые включения, нарушение сплошности металла, трещины и другие дефекты строения сплава, химическую и структурную неоднородность.

Макроанализ позволяет выбрать участки требующие дальнейшего микроскопического исследования.Микроскопический анализ металлов заключается в исследовании их структуры с помощью оптического или электронного микроскопов на специально подготовленных образцах (рисунок 2). Методами микроанализа определяют форму и размеры кристаллических зерен, обнаруживают изменения внутреннего строения сплава под влиянием термической обработки или механического воздействия на сплав, микротрещины и многое другое.

При использовании оптического микроскопа структуру металла можно изучать при общем увеличении от нескольких десятков до 2 000-3 000 раз. Микроанализ позволяет характеризовать размеры и расположение различных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз не менее 0,2 мкм. Многие фазы в металлических сплавах имеют размеры 10-4-10-2 см и поэтому могут быть различимы в микроскопе.

Этапы металлографического исследования:

1) Приготовление микрошлифов. Вырезка образца, получение плоской поверхности, шлифование плоскости, полирование, промывка.

2) Изучение микроструктуры шлифа в нетравленом виде, т.е. после полирования и промывки. В этом случае в поле зрения микроскопа можно заметить отдельные, обычно небольшие, темные участки, которые могут представлять неметаллические включения, мелкие поры, структурные составляющие.

3) Макро- и микроанализ применяемый в техническом диагностировании позволяет своевременно выявить дефекты металла, которые могут понизить эксплуатационные свойства и надёжность изделий в работе.

Работы выполняются в соответствии с следующими нормативными документами:

ГОСТ 10243-75 Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры.

ГОСТ 1778-70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.

ГОСТ 22838-77 Сплавы жаропрочные. Методы контроля и оценки макроструктуры.

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

ГОСТ 30415-96 Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и микроструктуры металлопродукции магнитным методом.

ГОСТ 8233-56 Эталоны микроструктуры.

ГОСТ 5640-68 Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты.

ГОСТ 1763-68 Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя.

Рисунок 2

3. Координатно-измерительная машина (КИМ)

Координатно-измерительная машина (КИМ) -- устройство для измерения физических, геометрических характеристик объекта. Машина может управляться вручную оператором или автоматизировано компьютером. Измерения проводятся посредством зонда, прикрепленного к подвижной оси машины. Измерительные зонды могут быть механического, оптического, лазерного типа, дневного света.

Устройство работает следующим образом: изделие, у которого необходимо определить координаты, устанавливается на измерительном столе. Включается программа, по которой ДК - Renishaw перемещается по направлению к измеряемой поверхности изделия вдоль координаты, которую КИМ должна определить в момент касания. Предварительно щуп центрируется в указанном узле для совмещения его оси с направлением оси координаты, вдоль которой будет измеряться координата поверхности. При соприкосновении с измеряемой поверхностью вырабатывается электрический сигнал, который подается на интерфейс М17. Координата точки касания соотносится с общей системой координат по данной оси и регистрируется в УЧПУ, PC или устройстве, которым оснащена данная КИМ. По каждой координате установлен датчик линейных перемещений с необходимым диапазоном измерения координат, который может быть до метра и более, в зависимости от габаритов измеряемого изделия. Известный ДК действует лишь в малом диапазоне перемещения порядка 1 мм. В силу того, что при измерениях используются два датчика с разными принципами действия, необходимо обеспечить как можно более точную их совместимость.

Датчик касания в момент соприкосновения с поверхностью вырабатывает электрический сигнал, который подается на двигатель, для остановки измерительного датчика. В качестве измерительного датчика линейных перемещений, как правило, используют датчик со штриховыми (дифракционными) линейными шкалами.

Точность перемещения по каждой отдельной координате 5 мкм. Наилучшая достигаемая объемная точность ЗКИМ составляет 10 микрон/325 мм при повторяемости 4 микрона.

4. Механические испытания

Механические испытания обычно проводят для выяснения поведения материала в определенном напряженном состоянии. Такие испытания дают важную информацию о прочности и пластичности металла. В дополнение к стандартным видам испытаний может применяться специально разработанное оборудование, воспроизводящее те или иные специфические условия эксплуатации изделия. Механические испытания могут проводиться в условиях либо постепенного приложения напряжений (статической нагрузки), либо ударного нагружения (динамической нагрузки).

Классификация механических испытаний.

Механические испытания по характеру нагружения разделяют на:

- статические, при которых усилие плавно возрастает или длительное время остается постоянным;

- динамические, при которых усилие возрастает практически мгновенно и действует непродолжительно;

- усталостные, при которых нагрузка многократно (от десятков и миллионов циклов) изменяется по величине и знаку.

Основными методами определения характеристик механических свойств являются:

- испытание металла различных участков на статическое растяжение;

- испытание металла различных участков на ударный изгиб (на надрезанных образцах);

- испытание на статическое растяжение;

- испытание металла различных участков на стойкость против механического старения;

- испытание на статический изгиб (загиб);

- измерение твердости различных участков металла.

Проведение испытаний на статическое растяжение.

Испытание на статическое растяжение при пониженной, комнатной и повышенной температурах проводится для определения следующих характеристик механических свойств материалов:

- предела текучести (физического) s Т, кгс/мм2(Н/м2);

- предела текучести (условного) s 0,2 , кгс/мм2(Н/м2);

- временного сопротивления s В, кгс/мм2(Н/м2);

- относительного удлинения после разрыва d, %;

- относительного сужения после разрыва y, %.

Физический предел текучести оценивают при растяжении как частное от деления нагрузки РТ (соответствует площадке текучести или явно выраженной остановке стрелки шкалы силоизмерительного устройства испытательной машины) к начальной площади поперечного сечения образца (F 0):

Условный предел текучести оценивают при растяжении как частное от деления нагрузки Р0,2 (нагрузка, отвечающая пределу текучести при допуске 0,2% на величину остаточного удлинения) к начальной площади поперечного сечения образца (F 0):

Временное сопротивление разрыву при растяжении оценивают как частное от деления наибольшей нагрузки РВ, отнесенной условно к начальной площади поперечного сечения образца (F 0):

Относительное удлинение после разрыва (d) оценивают как отношение приращения длины образца (после разрыва) к его первоначальной длине, выраженное в процентах:

где l K - конечная расчетная длина образца после разрыва, мм; l 0 - начальная расчетная длина, мм.

Относительное сужение после разрыва (y) оценивают как отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца, выраженное в процентах:

где F 0 - начальная площадь поперечного сечения образца, мм; FK - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва (шейке), мм.

Определение характеристик механических свойств (s Т, s В, d, y) проводят для наплавленного металла, металла шва и различных участков околошовной зоны.

При испытании сварного соединения на статическое растяжение определяют только временное сопротивление (s В) наиболее слабого участка.

Для испытания на статическое растяжение приняты цилиндрические образцы диаметром 3 мм и более и плоские толщиной 0,5 мм и более с начальной расчетной длиной (короткие пропорциональные образцы) или (длинные пропорциональные образцы).

Применение коротких пропорциональных образцов предпочтительнее. Допускается применять образцы с расчетной длиной , которая должна быть указана в нормативно-технической документации на контролируемое изделие.

Границы начальной расчетной длины наносят на образце с точностью до 1% от ее величины неглубокими кернами, рисками или иными метками.

На образцах из хрупкого материала границы расчетной длины наносят электроискровым методом или другими способами, исключающими повреждение поверхности образца.

Начальную расчетную длину округляют в большую сторону. Для коротких пропорциональных образцов округляют до ближайшего числа, кратного 5 мм; для длинных пропорциональных образцов - до ближайшего числа, кратного 10 мм.

Измерение начальной и конечной расчетных длин образцов до испытания производят с точностью до 0,1 мм.

Поперечное сечение цилиндрических образцов диаметром 6 мм и менее, плоских образцов толщиной 2 мм и менее до испытания измеряют с точностью до 0,01мм, поперечное сечение цилиндрических образцов диаметром более 6 мм и плоских образцов толщиной 2 мм и более - до 0,05 мм.

Диаметр по рабочей части цилиндрического образца, толщина и ширина плоских образцов измеряются не менее чем в трех местах (в середине и по краям рабочей части образца) при помощи микрометра. По наименьшим из полученных размеров вычисляют площадь поперечного сечения образца с округлением в следующих пределах:

- площадь до 100 мм2 округляют до 0,1 мм2;

- площадь свыше 100 мм2 до 200 мм округляют до 0,5 мм2;

- площадь свыше 200 мм2 округляют до 1,0 мм2.

Расчетная длина измеряется штангенциркулем с ценой деления не более 0,05 мм. Измерение образцов после испытания производят с точностью до 0,1 мм.

Испытание на статическое растяжение при комнатной температуре (20+10-5°С) производят с соблюдением требований ГОСТ 1497-84, при повышенной температуре - ГОСТ 9651-84, при пониженной температуре - ГОСТ 11150-64, сварных соединений - ГОСТ 6996-66 (изменения №1 и 2).

Для проведения испытаний на статическое растяжение при пониженной, комнатной и повышенной температурах допускается применение разрывных и универсальных машин всех систем, рабочее пространство которых позволяет устанавливать нагревательное устройство или сосуд с охлаждающей жидкостью.

При проведении испытаний на статическое растяжение должны соблюдаться следующие основные условия:

- надежное центрирование образца в захватах испытательной машины;

- плавность нагружения;

- скорость перемещения подвижного захвата при испытании до предела текучести не более 0,1, за пределом текучести - не более 0,4 длины расчетной части, мм/мин;

- возможность приостанавливать нагружение с точностью до одного наименьшего деления шкалы силоизмерителя;

- плавность разгрузки.

При проведении испытаний на статическое растяжение при повышенной температуре должны соблюдаться следующие основные условия:

- надежное центрирование образца в удлинительных штангах и захватах испытательной машины;

- нагревательное устройство должно обеспечивать равномерный нагрев образца по всей его рабочей длине и поддержание заданной температуры в установленных пределах в течение всего времени испытания;

- общая длина или высота рабочего пространства нагревательного устройства должна составлять, как минимум, в пять раз больше начальной расчетной длины образца;

- для измерений температуры на образце устанавливаются две термопары (на границах расчетной длины) - при l 0 Ј 100 мм, три термопары (на границах и в середине расчетной длины) - при l 0>100 мм, одна термопара (в средней части образца) - при l 0 Ј 50 мм;

- отклонения от заданной температуры испытания не должны превышать при температуре нагрева до 600°С … ± 3°С, при температуре нагрева от 600°С до 900 ° С ... ± 4 ° С, при температуре нагрева от 900 ° С до 1200°С ... ± 6°C;

- скорость нагрева до заданной температуры и время выдержки при температуре испытания должны быть указаны в нормативно-технической документации на контролируемое изделие. При отсутствии подобных указании продолжительность нагрева до температуры испытания от 20 до 30 мин;

- измерение температуры должно проводиться приборами класса точности - не ниже 0,5.

При проведении испытаний на статическое растяжение при пониженной температуре должны соблюдаться основные условия:

- надежное центрирование образца в удлинительных штангах (или реверсоре) и захватах испытательной машины;

- устройство с теплоизолирующими стенками, содержащее охлаждающую жидкость, должно обеспечивать равномерное охлаждение образца по всей его рабочей длине и сохранение заданной температуры в установленных пределах на протяжении всего испытания;

- для охлаждения образцов до температуры минус 60°С (213 K ) применяется смесь этилового спирта или ацетона с сухим льдом, в интервале температур от минус 60°С (213K) до минус 100°С (173К) - смесь этилового спирта с жидким азотом, использование жидкого азота без этилового спирта позволяет получить температуру минус 196°С (77К);

- изменение температуры охлаждающих смесей достигается соотношением компонентов;

- отклонения от заданной температуры испытания не должны превышать следующих величин:

- ± 2° для температур до минус 60°С (213К);

- ± 5° для температур ниже минус 60°С (213К);

- температуру охлаждающей жидкости измеряют термометрами любого типа (спиртовыми, толуоловыми и др.) с погрешностью не более 0,5° на шкалу измерения или термопарами (медно-константановыми);

- время выдержки образца при заданной температуре указывается в нормативно-технической документации на контролируемое изделие. Если указание отсутствует, то выдержку образца в жидкой охлаждающей среде следует установить для круглых цилиндрических образцов диаметром до 6 мм и плоских образцов толщиной до 4 мм - не менее 10 мин, для круглых цилиндрических образцов диаметром более 6 мм и для плоских образцов толщиной более 4мм - не менее 15 мин.

Термопары, применяемые для контроля температуры, подлежат периодической поверке в соответствии с инструкцией Государственного комитета стандартов при Совете министров СССР.

Результаты испытания образцов на статическое растяжение считаются недействительными:

- при разрыве образца по кернам (рискам), если при этом какая-либо характеристика по своей величине не отвечает установленным требованиям;

- при разрыве образца в захватах испытательной машины или за пределами расчетной длины (при определении относительного удлинения);

- при разрыве образца по дефектам металлургического или сварочного производства (расслой, газовые или шлаковые включения, раковины, плены и т.д.);

- при образовании двух или более мест разрыва (шеек);

- при обнаружении ошибок в проведении испытаний;

- в случае нарушения температурного режима испытаний.

В указанных случаях испытание на статическое растяжение должно быть повторено на том же количестве новых образцов, отобранных от той же партии или контрольного соединения.

Исходные данные и результаты испытания записываются в протоколе испытания.

5. 3D принтер

металлографический измерительный нагружение координатный

Промышленный 3D принтер по металлу - современная система 3D-моделирования из металла путём сплавления лазером металлических порошков. Промышленный 3D принтер по металлу используется для изготовления моделей, прототипов деталей и вставок для пресс-форм

3D-принтеры для выращивания изделий из порошков.

В этих машинах в качестве модельного материала используются порошки различных полимеров, гипсо-керамические композиции, силикатный и циркониевый песок, а также порошки металлов. Эти машины условно можно разделить на две группы. К первой группе относятся так называемые SLS-машины (SelectiveLaserSintering - послойное лазерное спекание), использующие для формирования слоя построения твердотельный или CO2-лазер. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла. Попадая на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твердую массу, в соответствие с геометрией текущего сечения детали. В качестве материалов используются полиамид, наполненный полиамид (стекло- и алюминий-), полистирол, плакированный песок и порошки металлов.

Практическое применение 3D принтера.

При создании детали использует большое количество слоев металлической пудры, которую в дальнейшем при высокотемпературной обработке сплавляют в одно целое.. Работник запускает электронагреватель и засыпает в особую форму сверхизмельченную стальную пудру из нержавеющей стали. Затем форму ставят на место, а после этого такой же пудрой заполняют и питающую коробку.

3D принтер по металлу разравнивает верхний слой стальной пудры, находящийся в форме. Связывающее устройство доходит до печатных головок принтера посредством специальных трубок. Оно служит подобием клея. Печатная головка продвигается вперед и назад вдоль формы и одновременно с этим выливает тончайшими струйками связывающее вещество, следуя указаниям компьютера. Когда закончена печать последующего слоя, при помощи помещенных над формой нагревателей высушивается пудра. Далее вал наносит тончайший слой пудры, составляющий буквально долю миллиметра, и печатной головкой накладывается новый слой «клея».

Так постепенно создается нужная деталь. Процесс печати занимает некоторое количество часов, и по завершению укладочного процесса, форма с пока еще не законченными деталями отправляется в особую печь, температура в которой непрерывно поддерживается на отметке 180 градусов по Цельсию. Проходят сутки. Ненужная жидкость испаряется, а связывающее вещество постепенно затвердевает. Остатки пудры убираются путем обдувания. Детали почти готовы, но они еще очень хрупкие и пористые, а потому им еще предстоит процесс насыщения бронзой в другом контейнере. Этот контейнер заполняют песком оксида алюминия, цель которого - поддержать детали, в то время как они будут пропитываться. Далее засыпают пудру из бронзы и детали помещают в печь, где они находятся опять же таки на протяжении суток. Деталь поглощает расплавленную бронзу и вследствие этого затвердевает, и после этого ее можно считать готовой.

Заключение

В данной практике мне помогли закрепить и углубить теоретические знания. За время прохождения практики я приобрела опыт исследовательской, организационной работы. Так же успешно применила и закрепила знания на практике, полученные в процессе теоретического обучения и приобретенные практические сведения в лабораториях предприятия.

Мне помогли ознакомиться с лабораториями и оборудованием предприятия, с предприятием в целом: его интересной историей, а так же приобрести первичные профессиональные навыки, необходимые специалистам физического материаловедения.

Список литературы

1. Шевандин Б.М., Разов И.А. Хлaдoлoмкocть и предельная пластичность металлов в судостроении. / Л.: Судостроение, 1965.

2. Тимошук Л.Т. Механические испытания металлов. / М.: Металлургия, 1973.

3. Нитцше К. Испытания металлов. / М.: Металлургия, 1967.

4. Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов. / М. Машиностроение, 1965.

5. Фридман Л.Б. Механические свойства металлов. / М.: Машиностроение. 1974. - Т.1.2.

6. Беккер З. Практические вопросы испытания металлов. / М.: Металлургия, 1979.

7. Иванова В.С., Бурба В.И. Анализ сопротивления хрупкому разрушению конструкционных сталей при низких температурах в условиях подобия механизма разрушения в книге "Прочность конструкций, работающих в условиях низких температур". / М.: Металлургия, 1985.

Размещено на Allbest.ru

...