МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина
УТВЕРЖДАЮ:
Первый проректор по учебной работе,
___________________В.Н. Кошелев
«____»___________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
триботехническое материаловедение
Направление подготовки 150700 «Машиностроение»
Профили подготовки Оборудование и технологии повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов
Квалификация выпускника БАКАЛАВР
Форма обучения ОЧНАЯ
Москва 2013 г.
-
Цели освоения дисциплины
Целями и задачами дисциплины является усвоение основных сведений о свойствах материалов триботехнического назначения, их применении в конкретных узлах трения и условиях эксплуатации изделий, а также приобретение навыков использования знаний о триботехнических материалах в последующей трудовой деятельности.
-
Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина «Триботехническое материаловедение» представляет собой одну из дисциплин вариативной части цикла профессиональных дисциплин, по выбору студента и относится к направлению «Машиностроение». Дисциплина базируется на курсах цикла профессиональных дисциплин (Б.3), входящих в модули Материаловедение, Технология конструкционных материалов, Детали машин и основы конструирования, читаемых на 2-5 семестрах.
-
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В процессе освоения данной дисциплины студент формируют следующие общекультурные и профессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО:
-
способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6);
-
способность приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7);
-
осознание сущности и значения информации в развитии современного общества, владение основными способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-11);
-
обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
-
знание основных методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации, использование для решения коммуникативных задач современных технических средств и информационных технологий с использованием традиционных носителей информации, распределенных баз знаний, а также информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);
-
умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6);
-
умение применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7);
-
умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ПК-8);
-
готовность выполнять работы по стандартизации, технической подготовке к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции (ПК-13);
-
способность к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17);
-
способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-23);
-
умение проводить патентные исследования с целью обеспечения патентной чистоты новых проектных решений и их патентоспособности с определением показателей технического уровня проектируемых изделий (ПК-25);
-
умение применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-26);
-
умение выбирать материалы с необходимым комплексом физико-механических и трибологических характеристик для восстановления изношенной поверхности детали (ПСК-4).
В результате освоения дисциплины студент демонстрировать следующие результаты образования.
Студент должен знать:
- основные сведения о материалах: металлических, неметаллических, композиционных, основные стандартные методы определения физико-механических свойств конструкционных материалов, проблемы экономии материалов (ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПСК-4);
- основные характерные свойства материалов, применяемых в триботехнике и триботехнологии (ПК-7, ПК-8, ПСК-4);
- основы теории изнашивания, классификацию видов изнашивания и методы определения остаточного ресурса деталей (ПК-4);
- названия справочных и периодических изданий в области машиностроительного производства (ПК-14, ПК-17).
Студент должен уметь:
- рассчитывать и анализировать основные физико-механические характеристики материалов: модуль упругости, пределы прочности, упругости, текучести, коэффициент ударной вязкости и др. (ОК-7, ОК-12, ПК-7, ПК-8, ПСК-4);
- пользоваться справочной технической литературой для проведения расчетов и выбора необходимого материала по заданным условиям эксплуатации изделий (ОК-10, ОК-12, ПК-8, ПК-17, ПК-23);
- использовать полученные теоретические и практические знания при освоении специальных дисциплин профессионального цикла (ОК-11, ПК-17).
Студент должен владеть:
- навыками работы на отечественном и зарубежном лабораторном оборудовании для определения основных физико-механических характеристик прочности и пластичности конструкционных материалов (ПК-7, ПК-8);
- навыками работы с технической и справочной литературой и документацией (ПК-15).
-
Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
№
п/п
|
Разделы
дисциплины
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов
и трудоемкость (в часах)
|
Коды компетенций
|
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
|
Л
|
ЛР
|
ПЗ
|
СР
|
|
Триботехническое материаловедение
|
5
|
1-18
|
18
|
36
|
|
54
|
|
|
1
|
Введение в предмет триботехнического материаловедения
|
5
|
1
|
2
|
|
|
2
|
ОК-1, 4, 6, 7;
ПК-2, 3, 6, 8, 17, 23, 26, ПСК-4
|
7, 11 неделя - рубежный контроль
Защита ЛР
Экзамен
|
2
|
Виды изнашивания материалов. Абразивное изнашивание
|
5
|
1-3
|
0
|
8
|
|
4
|
ОК- 1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7, 17, 19, 26, ПСК-4
|
3
|
Ударно-абразивное изнашивание материалов
|
5
|
4
|
0
|
2
|
|
4
|
ОК- 1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7, 17, 19, 26, ПСК-4
|
4
|
Эрозионно-абразивное изнашивание
|
5
|
5
|
0
|
2
|
|
4
|
ОК-1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7, 17, 19, 26, ПСК-4
|
|
5
|
Влияние температуры и среды на изнашивание материалов
|
5
|
6
|
2
|
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 8;
ПК- 6, 7, 14, 17, ПСК-4
|
|
6
|
Материаловедческие аспекты структурных превращений в сталях
|
5
|
7
|
2
|
4
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 8;
ПК- 6, 7, 14, 17, ПСК-4
|
|
7
|
Критерии износостойкости
|
5
|
8-9
|
2
|
6
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 9; ПК- 6, 8, 13, ПСК-4
|
|
8
|
Износостойкость сталей
|
5
|
10-11
|
2
|
2
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 9; ПК- 6, 8, 13, ПСК-4
|
|
9
|
Износостойкость чугунов
|
5
|
|
0
|
0
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 9; ПК- 6, 8, 13, ПСК-4
|
|
10
|
Структурные превращения на поверхностях трения
|
5
|
12
|
2
|
0
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 11, 14; ПК- 6, 7, 17, ПСК-4
|
|
11
|
Неметаллические материалы
|
5
|
13
|
2
|
2
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 11;
ПК- 6, 7, 17, ПСК-4
|
|
12
|
Резины и углепластики. Композиционные материалы
|
5
|
14-15
|
0
|
6
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 11;
ПК- 6, 7, 17, ПСК-4
|
|
13
|
Антифрикционные материалы
|
5
|
16-17
|
2
|
2
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 11;
ПК- 6, 7, 17, ПСК-4
|
|
14
|
Фрикционные материалы
|
5
|
17-18
|
2
|
2
|
|
4
|
ОК- 6, 7, 11; ПК- 6, 7, 17, ПСК-4
|
|
-
Содержание разделов дисциплины
-
Введение в предмет триботехнического материаловедения.
Введение. Материалы, применяемые в машиностроении, нефтегазовой и других отраслях промышленности и их назначение в обеспечении долговечности машин, механизмов, аппаратов и трубопроводов. Основные термины и определения.
-
Виды изнашивания материалов. Абразивное изнашивание.
Классификация видов изнашивания. Механизм разрушения поверхностей материалов при различных видах изнашивания. Физико-механические свойства материалов, определяющие их сопротивление абразивному изнашиванию при скольжении.
-
Ударно-абразивное изнашивание материалов.
Механизм разрушения поверхности деталей и свойства материалов, определяющие их сопротивление изнашиванию при ударном воздействии абразива.
-
Эрозионно-абразивное изнашивание.
Механизм разрушения поверхности деталей в условиях абразивной эрозии и влияние физико-механических свойств материалов на их износостойкость.
-
Влияние температуры и среды на изнашивание материалов.
Влияние температуры окружающей среды на процесс разрушения при изнашивании. Особенности разрушения поверхности материалов при изнашивании в коррозионно-активных средах.
-
Материаловедческие аспекты структурных превращений в сталях.
Общие представления о фазовом и структурном состоянии металлов и сплавов. Взаимосвязь химического состава и видов термической и поверхностной обработки материалов с их износостойкостью.
-
Критерии износостойкости.
Критерии износостойкости и основы выбора материалов для узлов трения, работающих в различных условиях изнашивания.
-
Износостойкость сталей.
Общие сведения об износостойкости углеродистых и легированных машиностроительных сталей, инструментальных, мартенситно-стареющих и нестабильно аустенитных сталей.
-
Износостойкость чугунов.
Износостойкость серых, белых и высокопрочных чугунов.
-
Структурные превращения на поверхностях трения.
Износостойкость сплавов цветных металлов на основе никеля, меди, алюминия. Структурные и фазовые превращения на поверхности трения и их влияние на износостойкость.
-
Неметаллические материалы.
Основные сведения о строении и свойствах неметаллических материалов и их применении в узлах трения. Полимеры, слоистые материалы и их износостойкость.
-
Резины и углепластики. Композиционные материалы.
Резины в различных узлах трения. Углеграфитовые и металлокерамические материалы. Композиционные материалы и их свойства.
-
Антифрикционные материалы.
Антифрикционные металлические и неметаллические материалы, их назначение и комплекс физико-механических характеристик, определяющих их свойства.
-
Фрикционные материалы.
Фрикционные материалы. Условия работы и общие требования к их свойствам. Металлические, неметаллические и композиционные фрикционные материалы.
4.2.2. Основные темы лабораторных работ
-
Определение коэффициента трения при испытании материалов на трении и изнашивание (ОК- 1, 6, 7; ПК- 3, 6, 7, 17, 19, 26);
-
Изучение поверхности изнашивания (на сканирующем электронном микроскопе) и оценка механизма разрушения.(ОК- 1, 6, 7; ПК- 3, 6, 7, 17, 19);
-
Обобщенные сведения о фазовом и структурном состоянии сталей. Структурные классы сталей. (ОК-6,7,8; ПК-6, 7, 14, 17);
-
Оценка износостойкости сталей различных структурных классов по комплексу физико-механических свойств. (ОК-6,7,8; ПК-6, 7, 14, 17 );
-
Критерии выбора износостойких сталей на основе их стандартных механических характеристик. (ОК-6,7,8; ПК-6, 7, 14, 17);
-
Условия рационального использования неметаллических материалов в парах трения.( ОК-6,7,11; ПК-6,7,17);
-
Резины и резино-металлические изделия, используемые в узлах трения машин и механизмов. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,17);
-
Получение изделий на основе композиционного материала путем армирования стали релитом. ( ОК- 6,7,11; ПК- 6,7,17);
-
Особенности, свойства и области применения антифрикционных и фрикционных материалов. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,17).
4.2.3. Основные темы практических занятий
Практических занятий в учебном плане нет.
-
Образовательные технологии
Дисциплина «Триботехническое материаловедение» входит составной частью в модуль «Материаловедение». При реализации программы используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа). Занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК, компьютерного видеопроектора, мультимедийного комплекса (18 часов) и лабораторных занятий (36 часов) в лаборатории металлографии, триботехническом центре кафедры на моделях, лабораторных стендах, установках и натурных образцах. Самостоятельная работа студентов предусматривает работу под руководством преподавателя (консультации и помощь в выполнении и оформлении лабораторных работ), а также самостоятельную подготовку студентов к защите лабораторных работ, рубежному контролю и к экзамену.
-
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Оценочными средствами являются:
- для текущего контроля – защита лабораторных работ;
- для промежуточной аттестации – два рубежных контроля, которые проводятся перед контрольными неделями, а также средством контроля является введенная в университете рейтинговая система оценки успеваемости студентов. Контрольные вопросы и задания для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
В течение преподавания курса «Триботехническое материаловедение» в качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы, как собеседование при приеме результатов лабораторных работ. По итогам обучения проводится экзамен.
Перечень примерных вопросов к промежуточной аттестации:
-
Механизм разрушения материалов при различных видах изнашивания. (ОК-1,6,7; ПК-3,6,7,17,26)
-
Износостойкие материалы. Штамповые стали для холодного деформирования. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм разрушения материалов при коррозионном изнашивании (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13).
-
Коррозионностойкие стали. Маркировка. (ОК-6,7; ПК-6,7,14,17)
-
Влияние температуры на изнашивание материалов. (ОК-6,7; ПК-6,7,14,17)
-
Диаграмма Fe – Fe3C. Влияние углерода на свойства сталей. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Диаграмма Fe – Fe3C. Заэвтектоидные сплавы. Превращения при нагреве. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Диаграмма Fe - Fe3C. Фазы и структуры. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Диаграмма Fe – Fe3C. Cплавы с эвтектикой. Назначение в промышленности. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Диаграмма Fe – Fe3C. Доэвтектоидные сплавы. Превращения при нагреве. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Стали устойчивые против разгарного износа. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Критерии износостойкости материалов. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Мартенситно-стареющие сплавы. (ОК-6,7; ПК-6,7,14,17)
-
Изнашивание при трении по абразиву. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Превращения в стали при отпуске. Изменение механических свойств. (ОК-6,7,9; ПК-6,7,13,17)
-
Износостойкость чугунов. (ОК-6,7,9; ПК-6,7,13,17)
-
Влияние высоких и низких температур на износостойкость.(ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
С-образная диаграмма. Закалка стали. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Износостойкость наплавочных сплавов. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Принципы создания композиционных материалов. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Влияние легирующих элементов на свойства сталей. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,14,17)
-
Армирование твердыми сплавами. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм изнашивания при трении качения. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Легированные стали. Маркировка и применение. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Антифрикционные металлические материалы. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,13)
-
Превращения в материалах в твердом состоянии. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13 )
-
Износостойкость инструментальных сталей. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13 )
-
Неметаллические антифрикционные материалы. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,14,17)
-
Превращения на поверхностях трения. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Износостойкие материалы. Быстрорежущие стали. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Применение полимеров в узлах трения. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,14,17)
-
Механизм разрушения материалов при трении качения. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Серые литейные чугуны. Марки, свойства, износостойкость. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Фрикционные неметаллические материалы. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм разрушения материалов в парах трения. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Влияние структурных составляющих стали на износостойкость. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Износостойкость полимерных материалов. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм разрушения материалов в электролитах. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Влияние низких температур на изнашивание сталей. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Основные критерии износостойкости. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Высокопрочные чугуны и их износостойкость. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм разрушения материалов при абразивном изнашивании. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Ковкие чугуны. Свойства, марки, износостойкость. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Механизм разрушения материалов при ударно-абразивном изнашивании. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Износостойкость слоистых материалов и резин. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,14,17)
-
Износостойкость углеграфитов и углепластиков. (ОК-6,7,11; ПК-6,7,14,17)
-
Механизм разрушения материалов при газоабразивном изнашивании. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Износостойкость твердых сплавов. (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Композиционные материалы, свойства, применение (ОК-6,7,9; ПК-6,8,13)
-
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
-
Пенкин Н.С., Пенкин В.Н., Сербин В.М. – Основы трибологии и триботехники: учебное пособие. – 2.е изд., стер. – М.: Машиностроение, 2011. – 208 с.
-
Лаптев Д.В. Фрикционное материаловедение. – М.: ГАНГ, 1997. – 97 с.
-
Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.
-
Гаркунов Д.Н. Триботехника. – М.: Машиностроение, 1985. – 424 с.
-
Машиностроительные материалы. Краткий справочник /В.М.Раскатов и др. – М.: Машиностроение, 1980. – 511 с.
-
Износостойкие материалы в химическом машиностроении. Справочник./Под ред. Ю.М.Виноградова. – Л.: Машиностроение, 1977 – 256 с.
-
Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х книгах. Кн.1./Под ред. Крагельского И.В. – М.: Машиностроение, 1978. – 400 с.
-
Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х книгах. Кн.2./Под ред. Крагельского И.В. – М.: Машиностроение, 1979. – 358 с.
-
Основы трибологии (трение, износ, смазка). Учебник для технических вузов./Под ред. А.В.Чичинадзе. – М.: Центр «Наука и техника», 1995. – 778 с.
-
Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Износостойкость сталей и сплавов. – М.: Нефть и газ, 1994. – 417 с.
-
Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Механическое изнашивание сталей и сплавов. – М.: Недра, 1996. – 364 с.
-
Лившиц Л.С., Левин С.М. Стали для оборудования нефтяной и газовой промышленности. Справочное пособие. – М.: Недра, 1995. – 287 с.
б) дополнительная литература
-
Сорокин Г.М. Трибология сталей и сплавов. Учебник для вузов. – М.: Недра, 2000. – 317 с.
-
Крагельский И.В. Трение и износ. – М.: Машиностроение, 1968. – 480 с.
-
Справочник по триботехнике. В 3-х томах. Т.3. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств./Под общей ред. Хебды М. и Чичинадзе А.В. – М.: Машиностроение, 1992. – 430 с.
-
Структура и свойства композиционных материалов./К.И.Портной и др. – М.: Машиностроение, 1979. – 255 с.
-
Композиционные спеченные антифрикционные материалы/ Федорченко И.М., Пугина Л.И. – Киев: Наукова думка, 1980. – 404 с.
в) программное обеспечение:
Специальные вычислительные и контролирующие компьютерные программы, созданные сотрудниками и преподавателями кафедры «Трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
Интернет-ресурсы
-
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Трибоцентр, оснащенный стандартным комплектом отечественных и зарубежных приборов и установок. Лаборатория металлографии, металлографический, растровый электронный микроскоп.
Компьютерные программы по расчету механических характеристик сталей и сплавов. Мультимедийный курс лекций, видео, макеты, плакаты, презентации.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и примерной ООП ВПО по направлению 150700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов»
Авторы:
Профессор кафедры трибологии
и технологий ремонта НГО, д.т.н. В.Н. Малыщев
Заведующий кафедрой трибологии
и технологий ремонта НГО, д.т.н. О.Ю. Елагина
Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина от «___» ___________201__ года, протокол № __.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета инженерной механики Б.М. Гантимиров
Начальник УМУ А.Д. Макаров
Поделитесь с Вашими друзьями: |
