6.2 Примеры выполнения заданий

Пример 1. Используя диаграмму состояния сурьма-свинег (рис. 2), определить количественное соотношение фаз при температуре в точке d.

Решение. Зависимость между числом равновесных фаз системы (Ф), числом компонентов (К), числом степеней свободы (С) выражается правилом фаз Гиббса.

Рис. 2. Диаграмма состояния сурьма-свинец

Числом степеней свободы (вариантностью системы) называют число внешних (температура) и внутренних (концентрация) факторов равновесия системы, которые можно изменять в определенных пределах, не изменяя числа равновесных фаз.

Сплав сурьмы-свинца, соответствующий точке d, содержит 54% сурьмы. Кристаллизация сплава идет с изменением температуры. Каждому значению температуры соответствует определенная концентрация жидкой фазы, то есть:

С = КЧ1-Ф = 2 + 1-2 = 1.

Получили число степеней свободы 1. Это значит, что произвольно может меняться температура. Если для данного сплава произвольно выбрать концентрацию жидкой фазы, то ей будет соответствовать определенная температура. Такая система одновариантна.

При кристаллизации эвтектического сплава по правилу фаз Гиббса получаем:

Кристаллизация идет при постоянной температуре и постоянной концентрации равновесных фаз. Система безвариантна.

Для нахождения количественного соотношения фаз при температуре точки d через эту точку проводят горизонталь до пересечения с линиями диаграммы состояния. Количества равновесных фаз относятся как отрезки, примыкающие к противоположным фазам.

Количество жидкой (твердой) фазы так относится к количеству всего сплава, как отрезок, прилегающий к твердой (жидкой) фазе относится ко всему отрезку, соединяющему равновесные фазы:

Пример 2. На фрезерных станках устанавливают универсальные делительные головки моделей УДГ-100, УДГ-135, УДГ-160. Числа 100,135,160 показывают высоту центров головок над поверхностью стола (мм) либо наибольший радиус заготовки, которую устанавливают для обработки. Все УДГ характеризуются величиной N*= 40, которая равна числу оборотов рукоятки для поворота шпинделя на один оборот.

С помощью УДГ заготовку можно разделить на определенное число частей при нарезке шестерен, червяков, шлицевых пазов.

На делительных головках УДГ-135, УДГ-160 установлены диски с круговой градусной шкалой, что обеспечивает поворот заготовки на требуемый угол с точностью 1°.

Необходимо разделить заготовку валика для фрезерования 9 шлицев. Определить, на сколько отверстий нужно повернуть шпиндель делительной головки.

Решение. Из трех рядов чисел отверстий, имеющихся в диске УДГ-160, а именно 24, 30, 36, на 9 делится только 36. Тогда число отверстий равно:

Угол поворота шпинделя составит:

Пример 3. Требуется нарезать шестерню с 24 зубьями. Определить, на сколько градусов необходимо повернуть шпиндель с заготовкой.

Пример 4, Необходимо нарезать с помощью УДГ-135 (N = 40) шестерню с 27 зубьями. Установить, на сколько оборотов нужно повернуть рукоятку.

Решение. На делительных дисках УДГ-135 есть 16 рядов отверстий со следующим количеством отверстий в ряду: 16,17,19, 21,23, 29, 30, 31, 33, 37, 39,41,43,47,49, 54.

Число оборотов рукоятки (и ) связано с характеристикой N и числом частей (Z) соотношением:

Однако на диске нет ряда с 27 отверстиями, тогда берут ряд с 54 отверстиями, получаем соотношение 126/54. Это значит, что для фрезерования нужно повернуть рукоятку на один оборот и еще на 26 оборотов в ряду с 54 отверстиями.

Пример 5. Определить основное время сварки двух деталей, если длина сварочного шва 5 см; плотность стали 7,85 г/см3; ток сварки 45 А; площадь поперечного сечения сварочного шва 5 см2; коэффициент направленности электродов 7 г/А-ч.

Решение. Основное время сварки деталей рассчитывает по выражению:

где F - площадь поперечного сечения сварочного шва, см2; L - длина сварочного шва, см; / - ток сварки, А; Кн - коэффициент направленности электродов, г/А-ч.

Для электродов с тонкой меловой обмазкой Кн = 7 - 8 г/А-ч; с толстым покрытием Кн = 8 - 14 г/А-ч; при автоматической сварке Кн = 12 - 18 г/А-ч.

Если сварочный шов вертикальный, то основное время увеличивают на 25%, а если горизонтальный - на 30%, потолочный - на 60%.