Материал: Материаловедение. Технология конструкционных материалов (контрольные задачи и методические указания по их решению). Чернушкин О.А., Усачев А.М
165. Определить, сколько потребуется поездок автосамосвалу с грузоподъемностью Q = 5 т для перевозки 450 м двутавровых балок №12 и 500 м бесшовных горячекатаных труб с наружным диаметром 42 мм и толщиной стенки 3 мм.
Методические указания к решению задач по разделу 12
151. Стандартный шарик при определении твердости по Бринеллю имеет диаметр 0,3∙10-2 м.
Твердость по Бринеллю рассчитывается по формуле
НВ = |
2Р |
|
|
10−6 , МПа, |
||
|
|
|
|
|||
πD(D − D2 |
− d 2 |
) |
||||
|
|
|||||
где d – диаметр лунки от шарика, м.
Диаметр лунки определяют согласно чертежу (рис. 2).
О
В |
А |
h |
|
||
|
|
С
d
Рис. 2. Схема определения твердости по Бринеллю
ОА = D/2;
ОВ = ОС – ВС = D/2 – h;
АВ = 
ОА2 −ОВ2 ;
отсюда d = 2АВ, см.
152. Твердость по Виккерсу определяют, пользуясь формулой
НV =1,8544(dР2 ) 10−6 , МПа,
где Р – нагрузка на алмазную пирамиду, Н;
d – среднеарифметическое значение двух диагоналей отпечатка, м.
81
153. Чугуном называют железоуглеродистый сплав, содержащий углерода С более 2 %. Сталь содержит углерода менее 2 %.
При доменном процессе выплавки чугуна последовательно происходят следующие химические реакции:
С (кокс) + О2 → СО2 + Q;
СО2 + С → 2СО – Q;
3Fe2O3 (железная руда) + CO → 3FeO + CO2; FeO + CO → Fe + CO2;
3Fe + 2CO → Fe3C (чугун) + CO2.
Различают три разновидности чугуна:
-передельный (белый);
-литьевой (серый);
-специальный (ферросплав).
154.Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и примесей. Существует следующие способы получения стали:
-конверторный (кислый – бессемеровский и основный - томасовский);
-мартеновский (скрап-процесс, рудный процесс и скрап-рудный про-
цесс);
-электроплавильный.
Сущность каждого из указанных способов получения стали изложить, используя [6].
155.В ответе использовать данные, приведенные в прил. 22.
156.Основными способами термической обработки стали являются: - закалка; - отпуск;
- отжиг (отжиг на равновесное состояние, отжиг на мелкое зерно); - нормализация.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
157.К химико-термическим способам обработки относят:
-цементацию;
-азотирование;
-цианирование;
-диффузионную цементацию.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
82
158. В ответе на вопрос использовать прил. 22.
Легированная сталь 12ХН3 содержит: 0,12 % углерода, менее 1 % хрома,
3% никеля.
159.При ответе пользоваться данными, изложенными в [6].
160.По прил. 22 выбираем величину предела прочности (σв) при растяжении для стали Ст3пс.
Значение твердости по Бринеллю находим, используя эмпирическую зависимость
НВ = 0,36 σв, МПа.
161. Марку стали можно определить, зная значения предела текучести (σs), предела прочности при растяжении (σв) и относительного удлинения ( l).
σs = PsS , МПа,
где S – площадь поперечного сечения образца, S = π 4d 2 , см2. σв = PSв , МПа.
∆l = l1 l−l0 100, %.
0
Зная величины σs, σв и l, по прил. 22 находим марку стали.
162. По прил. 22 находим значение предела текучести (σs) для низколегированной стали марки 30ХГС2.
Предварительное натяжение арматуры производят до напряжения, соответствующего 90 % от предела текучести.
В связи с этим усилие для стали не должно превышать величины
РТ =σs S 0,9, кгс,
где S – площадь поперечного сечения образца, S = π 4d 2 , см2.
163. Диаметр электрода рассчитывается по следующей формуле: d = S2 +1, мм.
83
Результаты записывают в виде таблицы.
Толщина металла, мм |
4 |
8 |
12 |
Диаметр электрода, мм |
|
|
|
164. Определяется масса наплавленного металла:
Qн = F l ρ, г, где F – площадь поперечного сечения шва, см2;
l – длина шва, см;
ρ – плотность металла, г/см3.
Зная размер электрода (его диаметр и длину), вычисляют массу электрода:
mэ = |
π d 2 |
lэ ρ, |
г. |
|
4 |
||||
|
|
|
Количество необходимых электродов с учетом потерь определяется по формуле
nэ = Qн 1,25, шт. mэ
165. По прил. 22 определяется масса 1 м двутавровых балок №12 (mдв) и масса 1 м бесшовных горячекатаных труб (mтр).
Рассчитывается масса 450 м двутавров:
mдв450 =150 mдв , кг.
Рассчитывается масса 500 м труб:
mтр500 = 200 mтр , кг.
Определяется количество поездок автосамосвала:
n = mдв450 + mтр500 .
Q
84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Включение в рабочие планы дисциплин «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» решение задач способствует повышению практических навыков, возникающих при повседневной деятельности инжене- ра-строителя-дорожника.
Тематика представленных в учебном пособии задач охватывает все разделы курса дисциплин, начиная с физических и механических свойств различных строительных материалов и изделий и заканчивая изучением конкретных материалов с присущими им специфическими свойствами.
Знания и умения, закрепленные при решении задач, окажут несравненную помощь будущим специалистам при проведении проектных, а также линейных работ в дорожно-строительной практике.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: лаб. практикум / О.А. Чернушкин, С.В. Черкасов, Ю.И. Калгин. Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т. – Воронеж, 2006. – 90 с.
2.Чернушкин, О.А. 10. Архитектурное материаловедение: лаб. практикум
/О.А. Чернушкин, А.А. Суслов, В.Я. Мищенко. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.
– Воронеж, 2003.– 224 с.
3.Грушко, И.М. Дорожно-строительные материалы: учеб. / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. – М.: Транспорт, 1991. – 357 с.
4.Попов, Л.Н. Строительные материалы и изделия в примерах и задачах: учеб. пособие / Л.Н. Попов, Е.Н. Ипполитов, И.Б. Зеленов и др. – М.: Изд-во ВЗПИ, 1992. – 192 с.
5.Скрамтаев, Б.Г. Примеры и задачи по строительным материалам: учеб. пособие / Б.Г Скрамтаев, В.Д. Буров, Л.И. Панфилова и др. – М.: Высшая шко-
ла. 1970. – 230 с.
6.Микульский, В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учеб. пособие / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. -
М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
7.Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: учеб. по-
собие / О.А. Чернушкин, А.М. Усачев. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т . – Воро-
неж, 2008. – 191 с.
85