Рекомендации методические студентам специальностей 140101 «Тепловые электрические станции» МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Методические рекомендации студентам специальностей 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика» Института дистанционного образования 1. Что изучаем. Дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» состоит из двух основополагающих при подготовке инженера технических дисциплин. Первая из них – материаловедение. Это наука, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов, применяемых в технике. Цель преподавания материаловедения – дать знания о строении, физических, механических и технологических свойствах металлов и неметаллических материалов, а также о возможности управления свойствами материалов через упрочняющую или разупрочняющую обработку. Вторая дисциплина – технология конструкционных материалов – дает знания о современных методах обработки материалов, т. е. о том, как получают заготовки и детали машин заданной формы и размеров. Она включает основы металлургии, обработку металлов давлением и резанием, получение заготовок литьем и сваркой, а также формирование поверхностей современными электрофизическими способами. 2. Взаимосвязь. Взаимосвязь двух этих отраслей знаний очевидна: новые материалы порождают новые технологии и целые новые отрасли. В электронике решающую роль сыграло появление полупроводниковых материалов и жидких кристаллов, в авиа- и ракетостроении – композитов, в радиотехнике – сверхпроводящих материалов и аморфных сплавов. И наоборот, новые технологии с применением высоких энергий позволяют получить новые материалы с необычными свойствами, например, нанопорошки, фуллерены и углеродные нанотрубки. Для изучения дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» необходимы знания таких дисциплин, как «Физика», «Химия», «Инженерная графика», «Прикладная механика», «Сопротивление материалов». 3. Как изучаем. Основным видом учебных занятий является самостоятельная работа студентов с обязательной и дополнительной литературой, а также с другими учебно-методическими материалами по изучению основных разделов и тем дисциплины. Самостоятельное выполнение контрольной работы и выполнение лабораторных работ в течение лабораторно-экзаменационной сессии позволяет закрепить полученные знания, а работа с преподавателями на лекциях и консультациях помогает систематизировать усвоенные знания и подготовиться к итоговому контролю (экзамену). Для понимания многих технологических процессов необходимо непосредственное ознакомление с ними на предприятиях по месту работы студентов. Не пренебрегайте такой возможностью, если она у Вас есть! 4. Проблемы. Главные трудности при изучении материаловедения : 1) Структура – ключевое понятие в материаловедении. Можно сказать, что под структурой понимается состав, размеры и форма, количественное соотношение и пространственное расположение составляющих материал частиц. В зависимости от размеров этих частиц и применяемых методов их выявления различают следующие уровни структуры: – макроструктура (строение материала, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы; размер объектов до 10-4 м, или 0,1 мм), – микроструктура (строение материала, наблюдаемое с помощью оптического микроскопа; размер объектов до 10-7 м, или 0,1 мкм), – тонкая структура (строение молекул и атомов, расположение элементарных частиц в молекулах и кристаллах). Изучается с помощью рентгеноструктурного анализа, непосредственно наблюдается в электронном микроскопе. Размер объектов до 10-10 м , или 0,1 нм. Сравнительно недавно (в конце XX в.) появилось понятие наноструктуры . Это объекты в материале, имеющие величину от долей нанометра до 100 нм. (1 нм = 10-9 м.) Правильное понимание того, о каком уровне структуры говорится в том или ином случае, совершенно необходимо . 2) Взаимосвязь между структурой и свойствами материала выражается следующей схемой: Состав Структура Свойства Применение Технология Обратите внимание на направленность этой взаимосвязи: от химического состава и технологии получения зависит структура материала, а структура, в свою очередь, определяет его свойства. Области применения одного и того же материала могут быть очень разнообразны, в зависимости от его структуры и свойств. Под «технологией» подразумевается не только то, как были получены размеры и форма изделия, но и его термическая обработка, вид поверхностного упрочнения (если оно применялось), степень очистки от вредных примесей и т. д. Трудности при изучении технологии конструкционных материалов : 1) Это комплексная дисциплина, включающая технологии получения машиностроительной продукции и материалов для этой продукции, устройство применяемого оборудования и принципы его работы, характеристики получаемых изделий. Каждый раздел технологии оперирует своими собственными понятиями, имеет свою терминологию. Кроме того, все группы технологических процессов имеют свою историю развития, насчитывающую иногда тысячелетия (литейное производство, ковка), иногда – столетия (прокатное производство), а иногда – всего лишь несколько десятков лет (электросварка, лазерная и ультразвуковая обработка материалов). Приходится запоминать множество терминов и понятий из разных областей техники , как исторически сложившихся, так и возникших в последние десятилетия; как имеющих русские корни, так и заимствованных из других языков. 2) Требуется хорошее пространственное воображение , чтобы по чертежам, приведенным в учебниках, или по эскизам, показанным преподавателем в ходе лекции, мысленно воспроизвести реальные движения в ходе обработки или представить изучаемый объект трехмерным. 3) Если у Вас нет никакого опыта работы на предприятиях машиностроительного профиля, то Вы не очень хорошо представляете себе структуру предприятия, взаимосвязь отдельных цехов и производств, место и роль каждой операции в технологическом процессе . Тут может помочь только самостоятельное ознакомление со структурой и управлением предприятием – или ознакомительная экскурсия, если такая возможность есть. На многих предприятиях имеются музеи. Посещение заводского музея даст Вам цельное представление о продукции, сырье, цехах и службах предприятия, технологической цепочке получения каждого изделия. 5. Что нужно для успеха. Перед выполнением контрольной работы Вам надо изучить соответствующие теоретические разделы дисциплины. Поэтому постарайтесь заранее обеспечить себя обязательной литературой , необходимой для выполнения контрольной работы: 1. Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Хворова И.А. Материаловедение: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 188 с. 2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1992. – 528 с. 3. Арзамасов Б.Н. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – М.: Машиностроение, 2005. – 648 с. 4. Технологические процессы машиностроительного производства: Учебное пособие. В 2-х ч. / К.Г. Герасимович, Ю.А. Евтюшкин, Н.И. Фомин, И.А. Хворова. – Часть I и II. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 104 и 138 с. 5. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – М.: Машиностроение, 2003. – 512 с. 6. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Высшая школа, 2001. – 638 с. В этом списке первые три книги относятся к дисциплине «Материаловедение», четвертая и пятая – к «Технологии конструкционных материалов», последняя содержит сведения из обеих дисциплин. Для успешной подготовки к экзамену достаточно взять в библиотеке ИДО ТПУ учебные пособия, изданные в ТПУ (№1 и №4). Но для выполнения контрольной работы понадобятся и остальные. Не нужно их покупать или брать в абонементе, достаточно поработать с этой литературой в читальном зале, чтобы найти ответы на конкретные вопросы контрольной работы. Кроме того, очень полезно для лучшего понимания и усвоения воспользоваться электронными учебными пособиями , созданными преподавателями кафедры «Материаловедение и технология металлов» совместно с программистами ИДО: 1. Егоров Ю.П., Хворова И.А. «Материаловедение»: Электронное учебное пособие. – Томск: Мультимедиа лаборатория ИДО ТПУ, 1999. – 220 Мб. 2. Евтюшкин Ю.А., Хворова И.А. «Технологические процессы машиностроительного производства»: Электронное учебное пособие. – Томск: Мультимедиа лаборатория ИДО ТПУ, 2006. – 462 Мб. Диски с этими пособиями можно приобрести в библиотеке ИДО ТПУ или попросить в представительстве в Вашем городе записать их для Вас с дисков, которые там имеются. И самое главное: должна быть выполнена и выслана преподавателю на проверку ДО начала экзаменационно-лабораторной сессии! Выполняйте ее в течение семестра (если сессия в январе, то выслать надо не позже середины декабря). Отправьте заказным письмом по адресу: 634050 г. Томск, проспект Ленина, 30, ТПУ, МСФ, каф. «Материаловедение и технология металлов», Хворовой Ирине Александровне. Не волнуйтесь, не потеряется! Зато в первый же день сессии Вы получите свою проверенную работу обратно и будете иметь достаточно времени для исправления недочетов. Доцент кафедры «Материаловедение и технология металлов» Хворова И.А. !Можно также воспользоваться сетевой версией электронных учебников «Материаловедение» и «Технологические процессы машиностроительного производства», обратившись к Информационно-образовательной среде дистанционного обучения на платформе WebCT : адрес http :// e - el . lcg . tpu . ru Логин Student2_MSF Пароль student_MSF Кроме того, на платформе WebCT размещен курс лекций по материаловедению А.Г. Мельникова, зав. каф. МТМ: адрес тот же: http :// e - el . lcg . tpu . ru Логин Student_MSF