Рабочая программа учебной дисциплины " Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий" (стр. 2 )

Таблица 4

Блок, модуль, раздел, тема	Часы
Семестр № 7
ВВЕДЕНИЕ Роль тепловой обработки в процессе промышленного производства. Перспективные виды тепловой обработки металлов. Передовые методы организации термической обработки. Заводы коммерческой термической обработки и региональные центры термообработки. Перспективы развития термической обработки.	2
МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ 1.1 Классификация видов тепловой обработки (ТО). Краткая характеристика видов ТО. 1.2. Место термической обработки в общезаводском процессе изготовления. Процессы предварительной и окончательной термообработки. Место объемной термообработки. Одноцикловая и многоцикловая обработка. Место поверхностного упрочнения. 1.3. Этапы подготовки термического производства. Конструкторский этап. Технологический этап. Проектный этап. Доводочный этап. Роль материаловеда на каждом этапе подготовки производства. 1.4. Технологичность изделий. Показатели технологичности. Технологичность объемно-упрочняемых изделий. Технологичность формы. Технологичность материала. Технологичность состояния поверхности. Технологичность поверхностно-упрочняемых изделий. Технологические способы повышения качества ТО. 1.5. Структура технологического процесса ТО. Понятие термической операции. Взаимосвязь термических операций. Понятие термического процесса. Эволюция технологии термической обработки. 1.6. Элементы термической операции. Температурный режим термической операции. Температура обработки время выдержки. Скорость охлаждения. Графики температурного режима. 1.7. Организационные формы выполнения термических операций. Количество и положение изделий при обработке. Число обрабатываемых изделий, их ориентация; способы укладки. Перемещение изделий в процессе термообработки. Периодический, непрерывный, полунепрерывный режим работы оборудования. Синхронизация термических операций. Такт и ритм обработки. Способы синхронизации операций. Выбор организационных форм выполнения термических операций.	6
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА 2.1.Нагревательные установки с обогревом электрическим током. Прямой и косвенный нагрев. Индукционный нагрев. Лазерный нагрев. Нагрев в тлеющем разряде и низкотемпературной плазме. 2.2. Топливные нагревательные устройства. Топливо и расчеты горения. Классификация топлива. Сравнительные экономические характеристики различных видов топлива. Характеристика газообразного топлива. Химический и полный анализ топлива. Составы топлива. Схема аналитического расчета полного горения газообразного топлива. Определение теоретически и практически необходимого для горения количества воздуха. Коэффициент избытка воздуха. Материальный баланс горения. Теплотворная способность топлива. Коэффициент использования топлива.	6
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 3.1.Огнеупорные материалы. Классификация и свойства. Кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры. Магнезитовые и хромовые огнеупоры. Специальные огнеупоры из высокоогнеупорных окислов. Графитовые и карборундовые огнеупоры. Огнеупорные растворы, массы, обмазки, бетоны. Выбор огнеупоров для промышленных печей. 3.2. Теплоизоляционные материалы, их классификация, основные свойства. Получение искусственных теплоизоляционных материалов. Естественные теплоизоляционные материалы. 3.3. Футеровочные материалы для печей с контролируемыми атмосферами. 3.4. Металлы и сплавы. Конструкционные, жаропрочные и жаростойкие. Тугоплавкие металлы. Допускаемые напряжения и температуры. 3.5. Материалы для нагревательных элементов Выбор материалов для различных узлов термического оборудования и нагревательных элементов.	6
ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 4.1. Основные положения учения о теплопроводности. Температурное поле. Тепловой поток. Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Нестационарные процессы теплопроводности. 4.2. Основные положения о конвективном теплообмене. Основные понятия и определения. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена. Моделирование процессов конвективного теплообмена. 4.3.Основные законы теплового изучения. Теплообмен излучением. Излучательная способность твердых тел. Угловые коэффициенты излучения. 4.4. Общая методика расчета термических печей. Техническое задание. Цикл работы. Этапы расчета. 4.5. Нагрев и охлаждение металла. Теплотехнические характеристики садки. Тепловая массивность изделий. Критерии Био и Фурье. Особенности нагрева при постоянном тепловом потоке и постоянной температуре. Вспомогательные графики для расчета нагрева и охлаждения. 4.6. Нагрев “тонких” и “массивных” изделий в печах периодического действия при конвективном, лучистом и смешанном теплообмене. Особенности нагрева изделий в одно - и многозонных печах непрерывного действия. 4.7. Методы нагрева. Скоростной нагрев. Экономические преимущества скоростного нагрева. Расчетный и графический методы определения времени охлаждения ‘тонкого’ изделия вместе с печью. Охлаждение изделий в камерах охлаждения печей непрерывного действия. Определение производительности и рабочих размеров печи. 4.8. Тепловой расчет печи. Виды тепловых расчетов печей. Уравнение теплового баланса. Статьи прихода и расхода тепла. Расчет статей прихода тепла топливной печи. Расчет полезного тепла и тепла, затрачиваемого на нагрев вспомогательных устройств. Расчет тепловых потерь через кладку печи, печные проемы, дверцы, с защитной атмосферой и т. д. Определение тепловых потерь через систему экранов вакуумной печи. Особенности теплового расчета электрических печей. 4.9. Определение характеристик топливных (часовой расход топлива, КПД) и электрических (установленная и полезная мощность, мощность холостого хода, удельный расход электроэнергии, КПД) печей.	8
СРЕДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 5.1. Классификация средств технологического обеспечения термической обработки. 5.2. Виды термического оборудования. Классификация печей и нагревательного оборудования. Источники теплоты. Форма рабочего пространства. 5.3. Печи периодического действия (камерные с неподвижным подом; с выдвижным подом; шахтные и ямные; вертикальные и элеваторные; колпаковые и контейнерные печи). Печи непрерывного действия (толкательные; конвейерные; карусельные; барабанные; протяжные; рольганговые; с шагающим подом; с пульсирующим подом). 5.4. Печи ванны (с наружным обогревом; с внутренним обогревом; электродные; печи-ванны для изотермической закалки). Устройства с кипящим слоем.. Печи для ХТО. Вакуумные печи.	6
Семестр № 8 КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 6.1. Расчет и конструирование металлических и неметаллических нагревателей электрических печей сопротивления. Нагреватели с теплоотдачей излучением, конвекцией и теплопроводностью. Выбор материала нагревателя и способа включения и переключения. Разделение печи на зоны. Размещение электронагревателей. Срок службы и причины выхода нагревателей из строя. Экономические характеристики различных нагревателей. 6.2. Выбор конструкции горелок (беспламенных и пламенных) и радиационных труб. Расчет и конструирование механизмов подъема дверей, подъема и поворота крышек печей. Выбор вентиляторов для термических печей. 6.3. Каркасы термических печей и их расчеты. Кладка термических печей (практические рекомендации). Выбор конструкции и расчет специальных деталей и узлов печей с искусственными атмосферами. Выбор конструкции и расчет специальных деталей и узлов вакуумных печей.	6
МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА ДЕТАЛЕЙ 7.1. Принцип работы и схемы установок для индукционного нагрева, контактного и прямого нагрева. Нагрев в электролитах и пламенем. Сравнение различных методов поверхностного нагрева. 7.2. Расчет индукционных установок. Определение мощности установки, продолжительность нагрева, индукторов. Характеристики высокочастотных установок с ламповыми и машинными генераторами, тиристорными и ионными преобразователями. Станки и автоматы для поверхностной и сквозной закалки токами высокой и промышленной частоты. 7.3. Расчет установок прямого нагрева. 7.4. Нагрев в кипящем слое, в тлеющем разряде, лазерный нагрев, нагрев низкотемпературной плазмой, электронно-лучевой нагрев (общая характеристика, область применения, основные расчеты).	4
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ 8.1.Закалочные устройства. Закалочные баки (немеханизированные; механизированные; конвейерные). Охладительные установки. Закалочные прессы и машины. Особенности закалки длинномерных изделий. 8.2. Охлаждающие среды. Классификация. Достоинства и недостатки. Область применения. 8.2.1. Водные охлаждающие среды. Свойства воды как охлаждающей жидкости. Достоинства и недостатки. Область применения. Водные растворы солей, кислот и щелочей. Достоинства, недостатки и наиболее рациональное применение. Полимерные охлаждающие среды. Особенности кинетики охлаждения в водных растворах полимеров. Состав наиболее перспективных полимерных сред. 8.2.2. Минеральные закалочные масла. Достоинства и недостатки. Особенности кинетики охлаждения в минеральных маслах.. 8.2.3. Охлаждение в солях и соляно-щелочных ваннах. Состав и температура эксплуатации соляных и соляно-щелочных ванн. Особенности нагрева и охлаждения металлов в печах-ваннах. Особые требования при работе с солями. 8.2.4. Охлаждение в газовых средах. Виды газов и скорость охлаждения в них. Газовая закалка в вакуумных печах. 8.2.5. Закалка во взвешенных средах. Термокинетические свойства взвешенных сред. Технологические особенности применения взвешенных сред. Основы выбора охлаждающих сред. 8.3. Способы охлаждения ниже 0оС. Хладагенты. Холодильные установки и машины. 8.4. Оборудование для очистки деталей от окалины. Оборудование для промывки деталей. Оборудование для правки деталей. Оборудование для зачистки пороков и вырезки полуфабрикатов.	8
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ 9.1. Оборудование для получения печных атмосфер. Конструктивные и эксплуатационные особенности газогенераторов для получения контролируемых атмосфер, промышленные типы газогенераторов. 9.2. Механизация в термических цехах. Основы выбора и расчета механизмов (тип привода; КПД; кинематическая схема; компоновка). Транспортные механизмы специального назначения (гравитационные; толкательные; вытаскивающие; перегрузочные; конвейерные; шнековые; элеваторные; карусельные; вибрационные). Дозирующие механизмы (магазины; бункеры; склады).	4
ДАТЧИКИ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ 10.1. Понятие об измерениях, основные метрологические термины и определения. Классификация средств измерения по точности, функциональным признакам, конструктивному оформлению. 10.2. Измерительные элементы для контроля параметров термической обработки. Датчики для измерения температуры. Датчики для измерения температуры, основанные на изменении сопротивления материалов. Термоэлектрические измерительные элементы. Особенности использования термопар. Материалы, применяемые для изготовления термопар. Основные требования к ним. Пирометры излучения. Принцип работы. Виды. Область рационального применения. Измерительные элементы давления и разряжения. Измерительные элементы уровня. Измерительные элементы для расхода жидкости или газа. 10.3. Газоанализаторы. Датчики газоанализаторов. Автоматические газоанализаторы: электрические, магнитные, оптико-акустические, инфракрасные. Системы контроля и регулирования состава контролируемых атмосфер в газогенераторах, печах и агрегатах ХТО. 10.4. Исполнительные элементы систем управления термическим оборудованием. Дискретные регулирующие устройства. Устройства с плавным регулированием. Исполнительные электроприводы. Гидравлический привод.	6
МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 11.1. Особенности электропечи как объекта управления. Непрерывные методы регулирования температуры. Регуляторы пропорционального действия. Регуляторы интегрального действия. Регуляторы пропорционально - интегрального действия. Регуляторы пропорционально - интегрально - дифференциального действия. Позиционные методы регулирования температуры. Влияние инерционности термопары и подводимой мощности на изменение температуры в печи при позиционном регулировании 11.2. Способы повышения точности управления тепловым режимом печи при позиционном регулировании температуры. Влияние чувствительности регулирующего прибора на точность управления тепловым режимом электропечи сопротивления Увеличение точности управления тепловым режимом электропечи сопротивления путем изменения мощности, вводимой в печь. Увеличение точности управления тепловым режимом печи электросопротивления изменением времени регулирования в системе “терморегулятор - печь”. 11.3. Рациональное размещение термопар в рабочем пространстве печи сопротивления при позиционном регулировании температуры. Выбор метода регулирования тепловым режимом электропечей сопротивления. 11.4. Автоматические регуляторы (прямого и непрямого действия; непрерывного и прерывистого; статические и астатические; одно и многопозиционные).	6
Семестр№9 12. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕРМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 12.1. Основы построения компьютерных систем управления термическими процессами. Системы автоматического управления. Структура систем управления с ЭВМ. Устройства связи с объектом управления. Алгоритмы оптимизации функционирования термического оборудования. 12.2. Автоматическое управление электрическими печами сопротивления. Непрерывные методы регулирования температуры. Позиционные методы регулирования температуры. 12.3. Автоматическое управление индукционными установками. Особенности индукционных установок как объектов управления. Применение ЭВМ для управления установками с индукционным нагревом. 12.4. Автоматическое управление электронными, плазменными и лазерными установками.	4
13. АГРЕГАТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ 13.1. Общая характеристика, классификация и принципы компоновки линий непрерывного и периодического действия. Циклограммы работы агрегатов. Конструктивные особенности нагревательных загрузочно-разгрузочных, шлюзовых устройств. Принципы создания агрегатов и линии ТО (режим работы; универсальность; степень автоматизации) 13.2. Принципиальные схемы и конструктивные решения внутри и межоперационной транспортировки деталей. Специализированные агрегаты и линии. Агрегаты для отжига. Закалочно-отпускные агрегаты. Агрегаты для ХТО. Комбинированные линии обработки (ТО со штамповкой; ТО с прокаткой; ТО с мехобработкой; ТО с нанесением покрытий). Пути совершенствования термического оборудования. 13.3. Организация автоматизированного производства. Предпосылки перехода к гибким производственным системам. Факторы, определяющие производственную маневренность 13.4. Эксплуатация печей, установок и агрегатов. Пуск, эксплуатация, останов печи. Аварийный останов. Особенности эксплуатации оборудования с искусственными атмосферами, вакуумного оборудования, печей ванн, высокоэнергетического оборудования. 13.5. Обоснование рациональности конструкции печи. Изготовление чертежей. Определение себестоимости устройства и стоимости обработки. Окончательное оформление проекта Определение экономической эффективности применения устройства.	4
14. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ. 14.1. Организация термических подразделений на заводах. Классификация термических подразделений. Состав термических подразделений. Размещение термических подразделений. Управление термическим подразделением. 14.2.Исходные данные для проектирования. Анализ и технологическая проработка годового задания. Технологический уровень термического оборудования. Маршрутно - технологические графики пооперационной загрузки оборудования. Нормирование в термическом производстве 14.3. Проектирование технологического процесса. Понятие действительной часовой загрузки оборудования. Проектирование термических подразделений. Обоснование проектных решений. Выбор технологического варианта Определение потребного количества оборудования. 14.4. Принципы планировки термических подразделений. Состав работающих, размещение и площади. Техническое обеспечение технологического процесса. Понятие капитальных затрат и цеховой себестоимости. Основные технико - экономические данные проекта.	5
15. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕРМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 15.1. Цели и основные функции САПР технологических процессов. Условия создания САПР, их подсистем и компонентов. Состав САПР. Классификация САПР. Технические средства САПР. 15.2. Технология разработки САПР термического производства. Схемы решения проектных задач с помощью ЭВМ. Методическое обеспечение САПР. Постановка задачи проектирования. Представление объекта проектирования для описания его функций. Укрупненная функциональная схема САПР. Системные словари в САПР. 15.3. Анализ функций подсистем. Графы функционального взаимодействия элементов САПР. Матрицы выбора решений, таблицы выбора решений, таблицы выбора нормативов, конструкторско-технологическая спецификация. Методы оптимизации конструкторско-технологических решений. Понятия базы и банка данных. Программное обеспечение задач автоматизированного проектирования технологических процессов.	4
Итого	85

Лабораторные работы (51 час)