Технология обработки конструкционных материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЛИАЛ ТЮМГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ
Естественнонаучный факультет
Кафедра физики, математики и методик преподавания
Рабочая программа дисциплины
«ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
051000.62 Профессиональное обучение
Профиль Электроника, радиотехника и связь
Бакалавр образования
Заочная форма обучения
Тобольск 2014
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины: ознакомление студентов со строением, составом и свойствами
конструкционных материалов, закономерностями их изменений вследствие физикомеханических и других видов воздействия, а также путях получения материалов,
улучшения их свойств и эффективности использования в производстве.
Достижение цели изучения дисциплины требует выполнения следующих задач:
Задачи дисциплины:
 формирование у студентов знаний о теоретических основах технологии
материалов;
 обеспечение материаловедческой подготовки и расширение политехнических
знаний будущего учителя физики;
 изучение основ технологии изготовления деталей и узлов машин и механизмов;
 изучение основ о физико-химических свойствах технологических материалов, о
микро- и макроструктуре конструкционных материалов, используемых в технике;
 формирование навыков ручной и механической обработки конструкционных
материалов;
2. Место дисциплины в структуре ооп впо
Дисциплина «Технология обработки конструкционных материалов» относится к
дисциплинам вариативной части
профессионального цикла; ее научный уровень
определяется связями с курсами «Материаловедения», «Техническое конструирование».
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- владением системой эвристических методов и приемов (ОК-29);
- готовностью к повышению производительности труда и качества продукции,
экономии ресурсов и безопасности (ПК-33);
- готовностью к формированию профессиональной компетентности рабочего
(специалиста) соответствующего квалификационного уровня (ПК-34);
- готовностью к производительному труду (ПК-36)
Студент, изучивший дисциплину должен знать:
 основные правила организации производственного и безопасного труда в учебных
мастерских по обработке металлов и древесины;
 основные параметры качества изделий, принципы построения системы допусков
и посадок гладких цилиндрических соединений и регламентации шероховатости
поверхности, универсальные измерительные средства и методы измерений, применяемые
при контроле размеров деталей;
 назначение и устройства оборудования, приспособлений и инструментов, а также
приемы работ при выполнении наиболее распространенных видов ручной и механической
обработки материалов в учебных мастерских;
 основные группы инструментальных материалов и их применение в зависимости
от назначения и условия обработки;
 задачи и основные направления механизации и автоматизации изготовления
изделия;
 физико-химические свойства, микро- и макроструктуру конструкционных
материалов, используемых в технике приемы конструирования и технологию
изготовления нестандартного оборудования и учебных пособий;
Дисциплина рассматривается как элемент подготовки будущего учителя к
организации школьного физического кабинета и к внеклассной работе по физике и
технике.
Студент, изучивший дисциплину, должен уметь:
 формулировать основные понятия по технологии обработки конструкционных
материалов;
 соблюдать правила охраны труда во время ручной и механической обработки
материалов;
 определять предельные отклонения и допуски и анализировать посадки для
гладких цилиндрических соединений, выбирать необходимые средства и методы
измерений размеров деталей и пользоваться ими;
 выбирать оборудование, приспособления и инструменты для выполнения
наиболее распространенных методов ручной и механической обработки деталей,
определять основные геометрические параметры режущих инструментов;
 выполнять основные виды ручной обработки металлов и древесины и
неразъемных соединений деталей из них;
 управлять металлорежущими и деревообрабатывающими станками, применяемые
в школьных мастерских учебных мастерских, и выполнять на них простейшие виды работ;
 использовать теоретические знания и навыки изготовления
изделий из
конструкционных материалов;
 владеть навыками работы ручным инструментом и способами обработки деталей
на метало- и деревообрабатывающих станках;
Студент, изучивший дисциплину, должен владеть навыками:
 обработки конструкционных материалов;
 изготовления инструмента;
 наладки инструмента;
 работы на станках.
4. Содержание и структура дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины
Таблица 1
№ раздела
Наименование раздела
Содержание раздела
2
3
Данный раздел предполагает под собой
изучение металлических конструкционных
материалов.
Изучение
их
строение,
физических, технологических и химических
свойств.
Классификацию
металлов.
Диаграмму состояние сплавов, изучение
сталей и чугунов, цветные металлы и сплавы,
основы
химико-термической
обработки
металлов,
основы
обработки
конструкционных металлических материалов
В содержание этого раздела входят:
Изучение
древесных
конструкционных
материалов, их строения, свойств, основ
обработки
Изучение полимерных материалов, керамики,
стекла, резины их строения, свойств,
способов обработки
1
1
Технология
металлических
конструкционных
материалов
2
Технология
неметаллических
конструкционных
материалов
Форма
текущего
контроля
4
ДЗ
ДЗ
4.2 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов)
Таблица 2
Вид работы
Трудоемкость, часов
2
всего
семестр
Общая трудоемкость
144
144
Аудиторная работа:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
КСР
Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР)1
Реферат (Р)
Самостоятельное изучение разделов
Контрольная работа (К)2
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного
материала и материала учебников и учебных пособий,
подготовка к лабораторным и практическим занятиям,
коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.),
Подготовка и сдача экзамена3
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Разделы дисциплины, изучаемые в 7 семестре
Таблица 2а
14
2
14
2
10
126
2
10
126
2
86
58
40
40
4
з
4
з
Количество часов
№
раздела
Аудиторная
работа
Л
ПЗ
ЛР
3
4
5
6
Внеауд.
работа
СР
7
44
1
5
63
64
1
5
69
144
2
10
132
Наименование разделов
Всего
1
2
Технология металлических
конструкционных материалов
Технология неметаллических
конструкционных материалов
1
2
ИТОГО
4.4. Практические занятия (лабораторные работы)
№
№
занятия раздела
1
2
Тема
Кол-во
часов
3
1
1
Лабораторная работа «Правка и гибка металлов»
1
2
1
Лабораторная работа «Рубка металлов»
1
3
1
Лабораторная работа «Разрезание металла»
1
4
1
Лабораторная работа «Опиливание металла»
1
5
1
1
2
Лабораторная работа «Сверление, зенкерование и
развёртывание отверстий»
Лабораторная работа «Пиление древесины»
На курсовой проект (работу) выделяется не менее одной зачетной единицы трудоемкости (36 часов)
Только для заочной формы обучения
3
При наличии экзамена по дисциплине
1
2
4
1
1
Лабораторная работа «Строгание древесины»
2
2
3
2
Лабораторная
древесины»
4
2
Лабораторная работа «Соединение деревянных
деталей»
5
2
работа
«Долбление
и
1
сверление
1
1
Лабораторная работа «Токарный станок по дереву»
1
4.5. Курсовой проект (курсовая работа) – не предусмотрен
5. Образовательные технологии
5.1. Интерактивные образовательные
технологии,
используемые
в
аудиторных занятиях – не предусмотрены
6. Самостоятельная работа студентов
Таблица 3
№
Наименование раздела
дисциплины
Технология
металлических
конструкционных
материалов
1
Технология
неметаллических
конструкционных
материалов
2
Трудоемкость
(в академических
часах)
Вид самостоятельной работы
Изучение
предложенной
литературы;
проработка и повторение лекционного
материала и материала учебников и
учебных
пособий,
подготовка
к
практическим
занятиям,
выполнение
индивидуальных заданий; самостоятельное
изучение тем
Изучение
предложенной
литературы;
выполнение
индивидуальных заданий;
подбор
Интернет-ресурсов
по
предложенной теме; конспектирование;
самостоятельное изучение тем; подготовка
к защите реферата
63
63
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
1) Входящий контроль в форме теста;
2) Текущий контроль в форме мониторинга результатов лекционных и
практических занятий, а так же выполнения индивидуальных, домашних работ,
3) Промежуточная аттестация в форме реферата.
7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая
технология оценивания работы студентов
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
Таблица 4
Виды работ
Модуль 1
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Итого за работу в семестре
Обобщающий контроль
Итого
Максимальное количество баллов
Модуль 2
Модуль 3
Итого
3
6
11
2
4
9
4
8
13
9
18
33
5
25
10
25
25
50
40
100
7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица 5
№
Наименование раздела
дисциплины
Формы оцениваемой работы
Максимальное
количество
Модуль
(аттестация)
баллов
1
2
Технология
металлических
конструкционных
материалов
Технология
неметаллических
конструкционных
материалов
Работа на лекциях
– посещение лекций илабораторных
занятий;
– ответы на теоретические вопросы
– посещение лекций илабораторных
занятий;
– ответы на теоретические вопросы
5
1
7
2-3
Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях
12
1
2
– оценка теоретической готовности к
Технология
выполнению лабораторной работы;
металлических
– выполнение лабораторной работы;
конструкционных
-оценка качества выполнения
материалов
– оценка теоретической готовности к
Технология
выполнению лабораторной работы;
неметаллических
– выполнение лабораторной работы;
конструкционных
-оценка качества выполнения
материалов
7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов
1
24
2-3
Таблица 6
№
1
2
Наименование раздела
(темы) дисциплины
Формы оцениваемой работы
Максимальное
количество
баллов
33
Модуль
(аттестация)
– выполнение общих и
Технология
индивидуальных учебных заданий;
металлических
– конспектирование рекомендуемой
конструкционных
литературы
материалов
– выполнение общих и
60
Технология
индивидуальных
учебных
заданий;
неметаллических
– конспектирование рекомендуемой
конструкционных
литературы
материалов
– тестирование
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов
1
2-3
Таблица 7
Вид
Допуск к
аттестации аттестации
40 баллов
Зачёт
61 балл
Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и
академических оценок)
Удовл.
Хорошо
Отлично
61-72 баллов
73-86 баллов
87-100 баллов
Вопросы к зачёту (экзамен не предусмотрен)
1. В чем сущность кристаллического строения металлов?
2. Какие типы кристаллических решеток вам известны?
3. Что такое анизотропия в кристаллах?
4. Что такое аллотропия металлов?
5. Объясните схему образования кристаллов при затвердевании металлов
6. Чем объясняется, что свойства реальных кристаллических тел от идеальных?
7. Что такое критическая точка?
8. Как влияет скорость охлаждения на величину зерна при затвердевании металлов?
9. Какие кристаллические решетки имеет железо?
10. Что такое ликвация? Какие виды ликвации могут быть в сплавах?
11. Под действием каких факторов возникают напряжения в материалах?
12. В чем состоит различие упругой и пластической деформации?
13. Для чего необходимо знать количественные показатели механических свойств
материалов.
14. Какие показатели механических свойств характеризуют прочность и пластичность
материалов при их растяжении? Как они определяются, обозначаются и в каких единицах
выражаются?
15. Что такое твердый раствор? Какие твердые растворы могут быть в сплавах?
16. Что такое диаграмма состояния сплавов?
17. Объясните принцип построения диаграммы состояния.
18. Сколько существует типов диаграмм состояния? Чем они различаются?
19. Что понимают под равновесным состоянием сплава?
20. Пользуясь диаграммой железо-цементит, постройте кривую охлаждения сплава,
содержащего 1,3% углерода, и объясните превращения, происходящие в сплаве при
медленном охлаждении.
21. какая сталь называется доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной?
22. Пользуясь диаграммой, укажите структуру стали, содержащий 0,5% углерода при
1000, 800 и 600 оС.
23. Чем отличается эвтектика от эвтектоида? Из каких фаз они состоят в
железоуглеродистых сплавах?
24. Какие структуры называются аустенит, феррит, перлит, ледебурит и цементит?
25. Сколько углерода растворяется в аустените и феррите при 727 оС.
26. Почему в железоуглеродистых сплавах происходят превращения в твердом состоянии?
27. При температуре 20 оС где содержится больше углерода – в феррите или цементите?
28. какая структурная составляющая обладает большей пластичностью - перлит или
ледебурит?
29. Что такое белый чугун?
30. Как называется чугун, содержащий 4,3 % углерода?
31. На чем основывается выбор химического состава сплава при его создании как
конструкционного материала?
32. Назовите основные виды взаимодействия между двумя сплавляемыми компонентами
и перечислите возможные варианты фазового состава у различных двойных сплавов.
33. Объясните суть и практическое значение правила отрезков Каким образом, пользуясь
этим правилом, можно вычислить количество эвтектики и избыточной фазы в сплавахсмесях зерен компонентов? В каких случаях в сплавах образуются такие смеси?
34. Объясните и покажите графически, как и почему изменяются свойства сплавов в
зависимости от состава и типа диаграммы состояний.
35. Объясните, почему сложились различные методы исследования строения и свойств
материалов. Перечислите эти методы и назовите их сущность.
36. Назовите фазы, образующиеся в системе Fе- Fе3С, сравните их свойства.
37. Сравните фазовый и структурный составы стали и чугуна в зависимости от
содержания углерода.
38. Укажите содержание углерода, фазовый состав, структуру и свойства
конструкционных сталей.
39. Укажите содержание углерода , фазовый состав, свойства и структуру
инструментальных сталей.
40. Сравните свойства инструментальных и конструкционных сталей и приведите
области, в которых они применяются
41. В какой форме графит может присутствовать в чугунах?
42. Приведите температуры полиморфного превращения железа.
43. Почему сера, фосфор, кислород и водород относятся к вредным примесям?
44. Что такое термическая обработка, каковы ее цели и за счет чего они достигаются?
45. Укажите и поясните, какие типы сплавов могут подвергаться упрочняющей
термообработке.
46. Почему при увеличении скорости охлаждения аустенита возрастает твердость
продуктов его распада? Перечислите эти продукты.
47. Что такое мартенсит? Какими особенностями строения его кристаллической решетки
можно объяснить его высокую твердость и хрупкость?
48. Перечислите основные виды термообработки, их назначение, режимы и особенности
комплекса механических свойств получающихся продуктов.
49. Каково назначение отпуска стали? Почему существует три вида отпуска. Каковы их
режимы, какие продукты получаются при каждом из них? Опишите особенности свойств
этих продуктов и области применения последних.
50. Назовите основные операции термообработки сплавов с ограниченной
растворимостью компонентов. В чем сущность превращений при каждой из операций и
как при это изменяются строение и свойства сплавов?
51. Чем отличается химико-термическая обработка от термической обработки?
52. Что понимают под термином “эффективная толщина слоя”?
53. При каких температурах проводится процесс цементации? Почему?
54. В чем заключается сущность закалки ТВЧ?
55. Как влияют скорость охлаждения на продукты распада аустенита?
56. какая скорость охлаждения называется критической скоростью закалки?
57. Какая температура называется мартенситной точкой?
58. Чем отличаются отжиг I и II рода?
59. Зачем после закалки проводят отпуск?
60. В каких случаях производят поверхностную закалку?
61. Как называют основные группы сплавов меди?
62. Какие сплавы называются латунями?
63. Как маркируют латуни бронзы по ГОСТу?
64. Расшифруйте марку бронзы БрКМи3-1. Укажите ее свойства и область применения.
65. Как маркирует дюралюмины?
66. Какой термической обработке подвергаются алюминиевые сплавы?
67. какие сплавы называются силуминами? Назовите область их примененя.
68. Перечислите основные свойства титановых сплавов.
69. Как маркируют баббиты?
70. Сравните свойства баббитов и бронз как антифрикционных материалов. Расшифруйте
марки Л90, ЛЦ40МиЗ, БрАЖ9-4 и БрА11Ж6Н7. Укажите область их применения.
71. Какой термической обработкой упрочняются жаропрочные никелевые сплавы?
72. В чем заключаются преимущества и недостатки неметаллических материалов по
сравнению с металлами?
73. Назовите особенности строения молекул полимеров.
74. Влияет ли форма макромолекул полимеров на их свойства?
75. Назовите признаки, по которым классифицируют полимеры. Приведите примеры
классификации полимеров.
76. В чем состоит принципиальное отличие термопластических и термореактивных
полимеров?
77. Что такое пластмассы? Их состав и свойства.
78. Приведите примеры классификации пластмасс по связующему и наполнителю.
79. Что такое резина? Ее состав и назначение отдельных ингредиентов.
80. Сущность процесса вулканизации и его влияние на свойства резины.
81. Назовите основные виды каучуков, их состав и свойства.
82. Зачем в пластмассы вводят наполнители?
83. Какие пластмассы называются слоистыми?
84. Дайте характеристику древесных материалов.
85. Назовите основные физические свойства древесных материалов.
86. Назовите основные механические свойства древесных материалов.
87. Перечислите основные виды пиломатериалов.
88. Дайте характеристику основных видов обработки древесных материалов.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
8.1. Литература
а) основная литература:
1. Производство изделий из полимерных материалов: учеб. пособ. / В. К.
Крыжановский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко.СПб.:Профессия,2004.-464с.;УМО
2. Кугультинов С.Д. Технология обработки конструкционных материалов : учеб. для
вузов / С. Д. Кугультинов, А. К. Ковальчук, И. И. Портнов. - 2-е изд. - М. : МГТУ,
2008. - 672 с. : ил.
3. Технические свойства полимерных материалов:учеб.-справ. пособ./В.К.
Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко, Ю.В. Крыжановская.-2-е изд.,
испр. и доп.-СПб.:Профессия,2005.248с.:ил.
4. Зайцев С.А. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении: Учеб.
для нач.проф.образов.- 3-е изд.- М.: Академия, 2006.
5. Технология литейного производства: Литье в песчаные формы: учеб. для студ.
вузов/под ред. А.П. Трухова.-М.:Академия, 2005.-528с.;МО.-(Высшее
профессиональное образование)
6. Тронин Е. Н. Обработка конструкционных материалов: Учеб. пособие.-М.:Высш.
шк.,2004.-199с.:ил.;УМО
7. Шварц О.Переработка пластмасс/О. Шварц, Ф.-В. Эбельгин, Б Фурт; под общ. ред.
А.Д. Паниматченко.-СПб.:Профессия,2005.- 320с.:ил.
б) дополнительная литература:
1. Амалицкий В.В.Деревообрабатывающие станки и инструменты: Учеб. для сред.
проф. образования/В.В. Амалицкий, В.В. Амалицкий.- М. :Академия,2002.-400с.;МО.
2. Бобиков П. Д. Изготовление столярно - мебельных изделий: учебник.- 2-е изд.М.:Академия,2003.-360с.;МО.
3. Володин В.П. Экструзия профильных изделий из термопластов.
СПб.:Профессия,2005.-480с.:ил., табл., сх.
4. Крыжановский В. К., Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д.. Производство
изделий из полимерных материалов: учеб. пособ. / -СПб.:Профессия,2004.64с.;УМО
9. Материально-техническое обеспечение:
Для полного раскрытия тем разделов необходимо обеспечить слесарные и столярные
мастерские следующим оборудованием:
 Разметочное оборудование: линейки, карандаши, чертилки, рейсмусы, кернеры,
углы;
 Оборудованием для ручной обработки металлов: слесарные молотки, зубила,
напильники, настольные тески, ножовки по металлу, ножницы по металлу;
 Оборудование для механической обработки метало: токарные станки по металлу,
станки для горизонтального и вертикального фрезерования, сверлильный станок
 Оборудование для ручной обработки древесных материалов: пилы для
горизонтального и вертикального пиления, абразивные материалы, набор
рубанков, набор стамесок и долот
 Оборудование для механической обработки древесных материалов: сверлильный
станок, ленточнопильный станок, шлифовальный станок, токарный станок.
10. Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик(и) : Федингин Е.И., к.х.н., доцент
Программа одобрена на заседании кафедры физики, математики и МП
от «__» ________ 20__ г., протокол № 1
Согласовано:
Зав. кафедрой ______________________
«___» ________________г.
Согласовано:
Специалист по УМР _________________
«___» ________________г.