Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу “Термическая и химико-термическая обработка металлов” для студентов специальности 150501 Материаловедение в машиностроении Томск 2007 (стр. 7 из 8)
Необходимо помнить, что величина термо-эдс зависит и от сопротивления внутренних цепей прибора (Rвнутр.), и от сопротивления в местах контакта электродов и детали. Это, так называемое, внешнее сопротивление измерительной цепи (Rвнешн.). Измеряемый сигнал (mV) сравнительно мал и в приборе ПМ641Е он усиливается с помощью специального усилителя (рис.2) с внутренней стабилизацией сигнала.
В современной технике используются несколько модификаций прибора ПМ641Е, которые можно условно разделить на 2 группы: а) с внутренним источником электропитания (аккумуляторная батарея); б) с подключением к сети переменного тока 220В и следовательно, прибор не может работать в полевых условиях, что сужает область его практического применения.
Физические основы работы прибора ПМ641Е
В основу работы ПМ641Е положен термоэлектрический эффект, возникающей при контакте пары электродов из разных металлов и выражающийся в формировании потенциала в несколько десятков милливольт. Величина потенциала (МВ) определяется природой металлов, составляющих электродную пару, температурой одного из электродов, природой исследуемого материала.
В рассматриваемой модели прибора ПМ641Е, использованы самые передовые достижения в области термоэлектричества и микроэлектроники. Конструктивно прибор- анализатор ПМ641Е выполнен в виде блока настольного исполнения (см. рис.1). В конструкцию прибора входят цифровой индикатор, усилитель сигнала на микросхеме, переключатель диапазонов измерения цифрового преобразователя, подстроечный потенциометр и ряд других устройств, упрощающих работу с анализатором. Отдельные модели прибора содержат индивидуальные источники питания на аккумуляторе; другие модели приборов (в том числе и ПМ641Е) питаются от сети 220 В.
Работа с прибором и правила техники безопасности
Прибор ПМ641Е питается опасным для жизни человека напряжением (220 В) и это требует общепринятых мер безопасности при работе с бытовыми приборами. Особое внимание должно быть уделено исправности электропроводки, шнура подключения прибора к сети, а так же необходимости заземления корпуса прибора при его активной работе в любом режиме. Основным принципом работы прибора является принцип аналогового сравнения, т.е. сравнения с эталоном. Этот принцип при работе с прибором используется постоянно и при установке рабочей точки прибора, и при тестовых измерениях характеристики исследуемого металла.
Для начала практических измерений и прибор, и исследуемый металл требует подготовки. Исследуемый металл тщательно очищают с поверхности до чистого металла абразивной бумагой или точильным кругом.
В момент измерений необходимо, чтобы температуры эталонного материала и исследуемого металла были одинаковыми (±10С). После подключения прибора к сети 220 В его заземляют (проверяют надежность заземления), затем включают электропитание и выдерживают 10 минут, чтобы подогреваемый электрод нагрелся до необходимой температуры (t≈700С).
Перед началом любых измерений нужно выставить нулевые показания на цифровом индикаторе прибора ПМ641Е с помощью резистора «уст 0» на боковой панели прибора. Затем, используя постоянный эталон (закрепленный на стенке прибора), устанавливают показание на цифровом индикаторе М830 равное -0,85 (±0,02), после этого прибор считается готовым к работе.
Выполнение лабораторной работы
Лабораторная работа состоит из трех опытов, охватывающих все функциональные возможности прибора ПМ641Е, а именно:
- определение участков детали с измененной структурой, так называемые «мягкие» пятна возникающие при закалке;
- рассортировка деталей из разных марок стали, даже в одинаковом структурном состоянии;
- определение качества закалки деталей по твердости при массовом способе закалки.
В связи с этим группа студентов (2-3 чел.) готовит 3 разные группы образцов (деталей) по технологии, указанной преподавателем. Например, нормально закаленные детали, детали закаленные с температур отличных от нормы, и, наконец, детали одного вида, но изготовленные из разных марок стали и разными процессами. При подготовке таких образцов (деталей) группа студентов (3-4 человека) записывает все особенности технологии подготовки образцов: температура нагрева (0С), время нагрева (мин), среда охлаждения, время охлаждения и т.д. Образцы могут быть подготовлены как в лаборатории кафедры, так и на предприятии в дни и часы выполнения лабораторной работы. При этом появляется возможность узнать и химический состав стали, из которой изготовлена деталь, поскольку на предприятии стали, запускаемые в производство, проходят пробы на соответствие химического состава по ГОСТ 801-85.
Дополнительно проверяется твердость HRC, указывается предполагаемая структура. Исследование образцов на те или иные параметры производится с помощью прибора ПМ641Е по рабочей инструкции и руководству прилагаемых к прибору.
Подготовка образцов и прибора к работе
Основные требования: зачистка хотя бы одной поверхности образца до металлического блеска; техническая подготовка прибора (прогрев в течении 10 мин); наличие исправного заземления; калибровка прибора по эталону. В качестве эталона калибровки прибора могут быть использованы стандартные монеты достоинством 5 и 10 руб. из мельхиорового сплава (Ni-Cu) Центрального банка России.
Порядок выполнения измерений
При определении марки стали нужно электродами прибора ПМ641Е коснуться поверхности образца. Записать показания цифрового индикатора. По показаниям индикатора (mV) в таблицах 1-6 найти сталь или сплав, дающий аналогичные показания по прибору ПМ641Е, допустимая погрешность совпадений ±5%. Это и будет ответ на вопрос о марке стали (сплава). При определении качества термообработки (твердости) материала нужно коснуться электродами участка интересующей нас поверхности и записать показания цифрового индикатора прибора. Сравнить показания ПМ641Е с ранее зафиксированными в таблице показаниями индикатора (т.е. найти совпадающие показания с образцом той же марки стали). С очень большой вероятностью (более 95%) качество и параметры свойств образца и детали будут совпадать.
При определении величины участка поверхности, прошедшей термообработку путем перемещения «горячего» электрода по поверхности по показаниям индикатора, определяют границу, где свойства меняются скачком. Это и будет граница участка поверхности с термообработкой и без термообработки. При желании можно определить и твердость участка поверхности и границу переходной зоны. По величине твердости участка можно определить какой именно вид термообработки применялся в данном конкретном случае.
Оформление отчета и требование к отчету
Отчет выполняется по обычной форме, соответствующей требованиям стандарта ТПУ. Особое внимание должно быть уделено описанию принципа действия прибора ПМ641Е и его функциональным возможностям.
Указываются условия для получения точных измерений; наиболее часто выполняемые измерения в условиях производства, а также требования к персоналу, который может быть допущен к работе с данным прибором.
Выводы по лабораторной работе
1. Какие задачи можно решать с помощью ПМ641Е в условиях массового производства.
2. Оценка сложности работы с прибором ПМ641Е.
3. Оценка эффективности применения прибора.
4. Какова достоверность показаний прибора?
5. Другие собственные наблюдения и рекомендации по работе с прибором в условиях производства.
Литература
1. Раузин Я.Р. Термическая обработка хромистых сталей. М.: Машиностроение .- 1978.-342с.
2. Гуляев А.П. Термическая обработка стали. М.-1978.
3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Термическая обработка стали. Справочник. 1980.-Т.1
4. Шмыков А.Н. «Справочник термиста». М.: Машиностроение .- 1981.
 |
Приложение
- Органы управления
- Ремень для переноски
- Цифровой индикатор
- Переключатель пределов
- Образец эталонного металла
- Горячий измерительный электрод
- Измерительный электрод
- Сетевой шнур
- Испытуемый металл
Таблица 1
| Сталь марки | Показания индикатора, х100 | Сталь марки | Показания индикатора, х100 |
| СТ3 | 66 | 12ХН3А | 15 |
| 10 | 68 | 30ХГСА | -6 |
| 20 | 40 | ШХ15 | 27 |
| 35 | 84 | ШХ 15СГ | 17 |
| 45 | 41 | Х12М | 83 |
| 65Г | 34 | 50ХФ | 46 |
| 08КП | 80 | Х12 | 43 |
| Ф12 | 54 | 16Х | -44 |
| АС14 | 74 | 3Х13 | 115 |
| 20Х | 52 | Х13 | -5 |
| 40Х | 43 | 30ХВА | 84 |
| 40ХФА | 44 |
| Таблица 2 Сталь инструментальная |
Таблица 3