МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА БИНАРНОГО УРОКА МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И МДК ТОКАРЕЙ ПО ТЕМЕ «ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ».
учебно-методический материал на тему

Областное государственное автономное  образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Белгородский        машиностроительный техникум»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА БИНАРНОГО УРОКА МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И МДК  ТОКАРЕЙ

ПО ТЕМЕ «ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ».

Разработала: Преподаватель материаловедения Шахбанова В.И.

г. Белгород 2014г.

Пояснительная записка

        Бинарный урок это – учебное занятие, объединяющее содержание двух  предметов в одном уроке.

Бинарные уроки – одна из форм реализации межпредметных связей и интеграции предметов. Это нетрадиционный вид урока.

Целью бинарного урока является создание  условий мотивированного практического применения знаний, навыков и умений,  дает обучающимся  возможность увидеть результаты своего труда и получить от него радость и удовлетворение. Целью бинарного  урока является также развитие сотрудничества педагогов и формирования у обучающихся  убеждения в связности предметов. Бинарный урок дает возможность формировать знания об окружающем мире и его закономерностях в целом, преодолев дисциплинарную разобщенность научного знания, а так же усиливает внутрипредметные и межпредметные связи в усвоении дисциплин физики и материаловедения.

Данный урок по теме «Твердые сплавы»  ведут два педагога предметника (преподаватель МДК и материаловедения).  Такой  урок позволяет интегрировать знания из области механических свойств: твердости, плотности, тугоплавкости металлов и теплового расширения. Во время проведения урока  освещены  вопросы назначения, видов, применения твердых сплавов, их механические свойства.

    Формой  проведения урока является урок-исследование. Материал, изученный на бинарном уроке, повышает мотивацию деятельности обучающихся на уроках МДК. Урок делится на дополняющие друг друга части, при этом избегается  дублирование.

    Бинарный урок проводится на этапе творческого применения изученного материала. На  уроке решаются интересные, практически значимые и доступные обучающимся  вопросы  на основе межпредметных связей. Результаты исследования по определению материаловрезцов, представляются в виде таблицы, имеющей  практическую ценность, которую  в дальнейшем  можно использовать в качестве дидактического материала.
   Такие уроки расширяют рамки обычного урока, а, значит, увеличивается возможность развития творческих способностей каждого обучающегося,

как можно использовать знания материаловедения и МДК.

Тема урока: «Твердые сплавы».

Цели бинарного урока:

Образовательная цель: Обобщить знания  обучающихся по инструментальным сталям  и сплавам. Изучить твердые сплавы, их химический состав, свойства и применение. Научить применять данные понятия при решении технических задач при расчетах режимов резания на уроках МДК.

Развивающая цель: Способствовать формированию умения  применять приемы и понятия одной области знания –МДК– на примерах из другой области – материаловедения, способствовать формированию умения применять приемы технического  мышления, способствовать развитию грамотной устной и письменной  технической  речи.

 Воспитывающая цель: воспитывать активность,собранность на уроке, техническую грамотность, умение логически правильно и технически грамотно излагать свои мысли, принимать правильные решения в нестандартных ситуациях.

ОК: ОК4, ОК5

ПК:ПК 2.1

Материально-техническое оснащение: мультимедиа проектор, таблица твердых сплавов, образцы различных видов резцов с наплавками из твердых сплавов, ШЩ-1.

Тип урока: бинарный урок - исследование (МДК и материаловедения).

Метод проведения урока: лекция с элементами поисковой работы.

Время проведения  - 1час

Межпредметные связи:

Химия: кристаллические решетки, химические свойства, валентность. химические символы  металлов.

Физика: трение скольжения, плавление и кристаллизация металлов; определение теплового расширения.

Материаловедение: применение в технике легких и тяжелых металлов, значение температуры плавления металлов при трении, и т д;

Ход урока:

1.Организационная часть:

а) проверить отсутствующих на уроке,

б) подготовить обучающихся к восприятию нового материала.

Для этого необходимо ответить на вопросы:

-Какое строение имеют металлы?

-Какими общими свойствами они обладают?

-Какие металлы называют тугоплавкими?

-Перечислить основные тугоплавкие металлы?

2.Изложение нового материала.

План изложение нового материала:

1.Химический состав твердых сплавов.

 2.Свойства твердых сплавов.

3.Виды твердых сплавов (одно-двух и трехкарбидные твердые сплавы.

4.Применение на практике твердых сплавов.

Основные теоретические положения:

      Режущие инструменты, изготовленные из быстрорежущих сталей, уже не удовлетворяют современным методам скоростной обработки металлов резанием. Инструменты из быстрорежущей  сталей красностойки до температуры 600-700 С, а при нагреве до более высоких температур теряют свою твердость и режущие свойства. Сейчас требуются материалы , обладающие более высокой твердостью и красностойскостью, чем быстрорежущая сталь. Такими материалами являются твердые сплавы. Основой твердых сплавов  являются карбиды (соединения металлов с углеродом) тугоплавких металлов. В качестве цементирующего вещества в состав твердых сплавов входят кобальт, никель или железо.

      В зависимости от способа изготовления твердые сплавы делятся на спеченные и наплавочные. Спеченные твердые сплавы делятся на 3 группы: а)вольфрамовые (ВК7 );

б) титано-вольфрамовые ( Т7К10); в) Титано-тантало-вольфрамовые(ТТ7К8).

.

По плотности металлы делятся на следующие группы:

легкие (плотность  до 5 г/см3) - магний, алюминий, титан и др.:

тяжелые - (плотность от 5 до 10 г/см 3) - железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);

очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) - молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

В 20-х годах прошлого столетия появился новый инструментальный материал - твердые сплавы, которые обладают высокой температуроустойчивостью - до 900 - 1000°С.

Твердые сплавы не содержат железа

Их основу составляют так называемые карбиды (химические соединения с углеродом тугоплавких металлов) вольфрама и титана. По своему строению металлокерамический твердый сплав напоминает шлифовальный круг. Сплав состоит из множества мельчайших карбидов, соединенных друг с другом кобальтом, который не только является своего рода цементирующим веществом, но и придает твердому сплаву вязкость.

Группы твердого сллава

Наша промышленность выпускает две группы твердых сплавов: вольфрамокобальтовые и титановольфрамокобальтовые. Сплавы первой группы состоят из карбидов вольфрама и кобальта и обозначаются буквами В К и цифрой, показывающей процентное содержание кобальта. Так, например, сплав В Кб содержит около 6% кобальта и около 94% карбидов вольфрама.

Сплавы второй группы помимо карбидов вольфрама имеют в своем составе еще карбиды титана. Обозначаются эти сплавы буквами ТК и цифрами. Цифра, стоящая после буквы Т, указывает процентное содержание карбидов титана, а цифра после буквы К - кобальта. Так, например, сплав Т15К6 содержит около 15% карбидов титана и около 6% кобальта, остальное (около 79%) - карбиды вольфрама.

Твердость

Одним из основных свойств твердых сплавов является их высокая твердость. Она колеблется в пределах 88- 90 HRA, тогда как твердость закаленной быстрорежущей стали равна 80-83 HRA. Такая высокая твердость позволяет обрабатывать твердыми .сплавами отбеленный чугун, закаленную сталь, стекло, мрамор и другие очень твердые материалы.

Твердость сплава зависит от содержания в нем кобальта. Чем больше кобальта, тем ниже твердость сплава. Так, сплав ВК6 менее твердый, чем сплав ВКЗ.

Карбиды титана имеют более высокую твердость, чем карбиды вольфрама, поэтому сплавы группы ТК тверже сплавов группы В К при одном и том же количественном содержании кобальта. Например, сплав Т14К8 обладает большей твердостью, чем сплав ВК8.

Твердые сплавы отличаются от других инструментальных материалов также высокой износоустойчивостью, т. е. сопротивлением, оказываемым истирающему действию стружки и поверхности резания, при этом сплавы группы ТК более износоустойчивы, чем сплавы группы В К.

Твердые сплавы обладают также высокой теплостойкостью- они сохраняют режущие свойства при нагреве до температуры '900-1000° С. И в этом случае сплавы группы ТК оказываются более теплостойкими, чем группы ВК.

С уменьшением в сплаве содержания карбида титана теплостойкость твердого сплава понижается. Так, сплав Т5КЮ менее теплостойкий, чем Т15К6.

Недостатки твердого сплава

Основным недостатком твердых сплавов является их большая хрупкость, которая уменьшается при увеличении содержания кобальта. Например, сплав Т15К6 более хрупкий, чем Т5К10. В связи с этим сплавы с большим содержанием кобальта применяются при черновой обработке. Низкокобальтовые сплавы используются при чистовой обработке; они обладают большей теплостойкостью и, следовательно, допускают большую скорость резания.

При равном содержании кобальта сплавы группы ВК более вязкие, чем группы ТК. Так, сплав ВКб более вязкий, чем TI5K6. Именно поэтому сплавы ВК применяются при обработке чугунов и других хрупких материалов, при резании которых отделяется стружка надлома, характеризующаяся тем, что центр ее давления на переднюю поверхность резца находится в непосредственной близости от режущей кромки, а это нередко приводит к ее выкрашиванию. Если в таком случае использовать сплав группы ТК, то стойкость инструмента будет еще меньшей. Обладающие большей износоустойчивостью сплавы ТК целесообразнее применять при обработке сталей и других вязких материалов, при резании которых отделяется сливная стружка, активно истирающая переднюю поверхность резца.

Строгание обычно осуществляют инструментом, оснащенным твердым сплавом наиболее прочных марок- ВК8 и Т5К10, которые лучше других противостоят выкрашиванию под влиянием ударной нагрузки.

При чистовом строгании применяют и сплавы с меньшим содержанием кобальта - ВК6 и Т15К6.

Припаиваемые твердосплавные пластинки

Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок разнообразных форм и размеров. Эти пластинки припаиваются к стержням - державкам резцов из конструкционных сталей либо же крепятся к ним механическим способом.

Как показала практика применения твердых сплавов, при строгании наблюдается выкрашивание режущих кромок резцов даже при правильном выборе геометрии их заточки и режимов резания, при этом выкрашивание появляется не при рабочем ходе в результате ударного действия в процессе резания, а при обратном, когда задняя поверхность резца скользит по обработанной поверхности детали.

В целях устранения этого недостатка применяют специальные приспособления, автоматически поднимающие резец при обратном ходе.

Закрепление нового материала:

Порядок выполнения:

1. Изучить содержание карточек-заданий, расшифровать их;

2. По химическому составу твердых сплавов определить применение их в технике;

3. Данные расшифровки занести в таблицу:

Контрольные вопросы: Охарактеризуйте основные свойства твердых сплавов, дайте их классификацию, укажите значение для современной металлообработки. Сравните быстрорежущие стали с твердыми сплавами:

1. От содержания каких элементов зависит  высокая твердость и красностойкость твердых сплавов?

2. Состав , свойства  и назначение быстрорежущей стали.

3. Какие марки быстрорежущей стали выпускаются промышленностью?

4. Почему инструменты из быстрорежущей стали не  удовлетворяют современным методам скоростной обработки металлов резанием?

5. Какие металлы называются тугоплавкими? Приведите примеры .

6. На какие виды делятся твердые сплавы по способу их изготовления?

7. Как классифицируются спеченные сплавы?

8. Назначение твердых сплавов.

Краткие выводы:

Таблица №1

Физические свойства металлов

Выдача домашнего задания:

1.Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка): Учеб. пособие. – М: ОИЦ «Академия», 2015. – 288 с. – Серия: Начальное профессиональное образование. Гл.3 с.32-41