Урок по теме Деформация твёрдых тел

ХОД УРОКА

I.                  Организационная часть

Здравствуйте уважаемые преподаватели и студенты. Сегодня с вами на связи Колледж « Коломна», преподаватель Ледовская Татьяна Валентиновна. Сегодня наше  потоковое занятие по физике мы проводим со студентами, обучающимися по  специальности Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки).

Слайд №1 Тема нашего занятия Деформации. Деформации при сварке.

Слайд №2  сегодня на уроке мы

1.     Вспомним свойства газов, жидкостей и твёрдых тел

2.     Познакомимся с понятием «деформация» тел

3.     Узнаем о видах деформации , её проявлениях

4.     Познакомимся со сварочными деформациями

Урок я хочу начать с притчи. Шел мудрец, навстречу ему три человека, которые везли под горячим солнцем тележки с камнями для строительства. Мудрец остановился и задал каждому по вопросу. У первого спросил: «Что ты делал целый день?». И тот с ухмылкой ответил, что целый день возил проклятые камни. У второго мудрец спросил: «А что ты делал целый день?», и тот ответил: «А я добросовестно выполнял свою работу». А третий улыбнулся, его лицо засветилось радостью и удовольствием: «А я принимал участие в строительстве храма!».

Уважаемые студенты, желаю вам стать именно строителями «ХРАМА ЗНАНИЙ» Пусть урок принес вам новые открытия, успехов вам.

Так как мы являемся строителями храма, мы должны быть здоровыми и крепкими. Поэтому следим за осанкой.

Начинаем урок

II.               Повторение. Проверка знаний

Итак, вспомним тему, над которой мы работали на предыдущих занятиях, когда рассматривали свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Продолжаем эту работу с проверки ваших знаний.  Первое задание - на экране.

Слайд №3-8

 Испарение твёрдых тел – сублимация ( переход из твёрдого в газ, минуя жидкое

III. Изложение нового материала

Итаке, мы с вами в процессе выполнения задания вспомнили то, что вам уже известно о твердых телах.  Прежде, чем перейти к изучению новой темы, мне бы хотелось, чтобы ее название вы определили сами. Для этого проведем небольшой  эксперимент: Слайд №9 возьмем два твердых тела (мячик и пластилин) и сожмем их. Слайд 10 Изменились данные твёрдые тела? Да

 А теперь вопрос к вам, как к бедующим сварщикам. С какими телами с точки зрения агрегатного состояния работает сварщик?

С твёрдыми. Верно.

Слайд №11  Посмотрите внимательно на слайд и скажите, пожалуйста, какие действия выполняет сварщик  с твердыми телами (резал, сдавливал, нагревал)

 А что при этом происходит с твердыми телами? Укорочение, удлинение, утолщение, утонение (изменяли форму и объем). С точки зрения физики — это изменение имеет определённое названия - деформация.

Слайд №12 Итак, тема урока, запишем её в тетрадь Деформации. Деформации при сварке.

В самом слове деформации  содержится расшифровка данного понятия, то есть что-то связанное с формой

Это явление присуще твёрдым телам.  Мы сталкиваемся с ним в жизни и, как нам сегодня предстоит убедиться, деформация встречается и в вашей будущей профессии сварщика.

Слайд №13 Поэтому цель нашего урока расширить знания о твёрдых телах путём изучения понятия деформации, её видов и проявлений деформаций в профессиональной деятельности.

Итак, начнём с определения. Что же такое деформация?

Вы уже поняли, что подвергая тело деформации, мы меняем его размеры и форму. Это происходит само собой или под действием чего-то? Да, правильно, СИЛЫ.  Деформация тела - это изменение его формы и объема в результате внешних механических воздействий. Любое силовое воздействие на тело сопровождается возникновением в нем напряжений и развитием деформаций.

Слайд №14 Итак, мы практически сформулировали определение, оно на экране перед вами, читаем и записываем

Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием силы.

Слайд №15 .Вспомните пример с мячиком и пластилином. После прекращения действия силымячик вернулась к первоначальному виду, о вот пластилин – нет.

•      Слайд №16 Деформации разделяют на два типа.

•      Пластическая – предмет сохраняет конечные форму и размеры даже после снятия силы и не восстанавливает свои первоначальные параметры

•      Упругая - предмет восстанавливает свои форму и размеры после снятия действия силы

Слайд №17 - Деформация, которая полностью исчезает после прекращения действия сил называется обратимой или упругой деформацией

- Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, являются необратимыми и называются пластическими.

Слайд №18 Пластичностью называется способность вещества получать большие остаточные деформации без разрушения. К числу пластичных металлов относится отожжённая медь (прошедшая отжиг-это термическая обработка с целью изменения свойств металла), алюминий, латунь, золото, малоуглеродистая сталь и другие. Для практического использования их,например, прокатывают в тонкие листы, вытягивают в проволоку.

Сварщик в своей работе использует металлы, и, должен знать, что подвергать металлы можно пластической деформации.

Слайд №19 Например, прокатка металла, ковка, волочение, штамповка .Пластические деформации, как видно из примеров, являются следствием необратимых изменений формы изделия под воздействием внутренних напряжений, превысивших предел прочности металла

Слайд №20 Сварочные деформации – это изменение формы конструкции в результате воздействия внутренней силы. Точка приложения этой силы приходится на места сварки. Деформации могут проявляться не сразу, а по истечении некоторого времени как результат усталости металла или после начала эксплуатации под воздействием дополнительных нагрузок.

Слайд №21 А теперь обратимся к классификации деформаций по характеру изменения формы тела

Деформация происходит в результате перемещения одних частей тела относительно других и  по характеру изменения форты тела выделяют такие деформации как кручение, изгиб, сдвиг, растяжение, сжатие. Практически любую деформацию можно представить одновременным наложением нескольких из указанных видов простой деформации.

Слайд №22  На следующем слайде вы видите примеры проявления различных деформаций  на производстве и в жизни.

А сейчас выпрямите свои спины, чтобы не было деформации вашего позвоночника. Сидя на своих местах поднимите пятки и зафиксируйте . опуститесь на полную стопу. Ещё раз на мыски, зафиксируйте так стопу и  снова опустите. Так мы работаем, чтобы избежать деформацию стопы, т.е. плоскостопие

Остановимся на основных деформациях подробнее.

1.Деформация растяжения это линейная деформация

Слайд №23  Эту деформацию испытывает ручка нагруженной сумки, тросы, цепи в подъемных устройствах, стяжка межу вагонами, ваше тело может испытывать эту деформацию при различных движениях

Слайд №24  Деформация растяжения имеет 2 характеристики. Давайтие их определим и для этого возьмём шнур, первоначальна длина которого l₀. Под действием приложенной к нему силы F его длина станет равной l . Таким образом, абсолютное удлинение образца l–l₀
Относительное удлинение – это отношение абсолютного удлинения к начальной длине образца: ᶓ =  Δl/ l

 Итак,  деформация растяжения характеризуется абсолютным удлинением Δl и относительным удлинением ᶓ.

2.Деформация сжатие. 

Слайд №25. Вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, называется деформацией сжатия.
Перед вами сжатие обычной пружины. Под действием силы со стороны  груза, определённой массы, первоначальная длина  пружины уменьшается и абсолютное удлинение – отрицательно.

Слайд №26 Эту деформацию испытывают столбы, колонны, стены, фундаменты зданий, металл, помещённый под пресс. При растяжении и сжатии изменяется площадь поперечного сечения тела.

 Такие деформации как изгиб и кручения – это сложные деформации, которые включают в себя растяжение, сжатие и сдвиг

Слайд №27.Деформация изгиба

Деформацию изгиба можно свести к деформации неравномерного растяжения и сжатия, когда одна сторона подвергается растяжению, а другая – сжатию. При изгибе одна сторона (выпуклая) испытывает деформацию растяжения, а другая (вогнутая) сжатия. Внутри изгибаемого тела расположен слой, не испытывающий ни растяжения, ни сжатия, называемый нейтральным. Вблизи нейтрального слоя тело почти не испытывает деформаций. Значит, площадь поперечного сечения изгибаемой детали в окрестности нейтрального слоя можно значительно уменьшить.

Слайд №28  Человек давно заметив это в строительстве и технике вместо сплошных стержней и брусьев применяют трубы, рельсы, швеллеры (металлические профили), чем добиваются облегчения конструкций и экономии материала.

 Интересно, что и сама природа в процессе эволюции наделила человека и животных трубчатыми костями конечностей и сделала стебли злаков трубчатыми, сочетая экономию материала с прочностью и лёгкостью «конструкций»

Сидение стула, на котором вы сидите, испытывает деформацию изгиба, эту же деформацию испытывают, например, мосты и нагруженные балки.

Слайд №29. Деформация сдвига

Горизонтальная сила сдвигает пластины относительно друг друга без изменения объёма тела, слои бруска смещаются, оставаясь параллельными, а вертикальные грани, оставаясь плоскими, отклоняются на некоторый угол α, который и является мерой деформации сдвига.
Слайд №30  У реальных твёрдых тел при деформации сдвига объём также не меняется.
Деформацию сдвига испытывают балки в местах опор, заклёпки и болты, скрепляющие детали, мел, которым пишут на доске, ластик и т.д.
Сдвиг на большие углы может привести к разрушению тела – срезу.

Слайд №31 Деформация среза - это пластическая деформация или деформация разрушения, которая наступает в нагруженном теле после деформации сдвига.

Это происходит при работе ножниц, долота, зубила, зубьев пилы.

Слайд №32 Разновидностью деформации сдвига является кручение. Деформация кручения- это неоднородный сдвиг. Слайд №33  Возникает она при завинчивании гаек, болтов, при вращении валов машин, сверла, дома – отжим белья. Необходимо учитывать эту деформацию при заворачивании деталей, чтобы не повредить корпус прибора или изделия.

Итак, теперь мы с вами знаем, что любое силовое воздействие на тело сопровождается возникновением в нем напряжений и развитием деформаций.

Слайд №34  Отдельной группой деформаций являются сварочные деформации., то есть такие деформации, которые возникли при сварке. Деформация металла при сварке – это явление, которое приводит к нарушению геометрии изделий и, следовательно, к браку продукции.

Слайд №35 на слайде вы видите разрыв металла после сварки.

Слайд №36 Что такое сварочные деформации?

Внутри металла при сварке возникают внутренние силы, которые стремятсярастянуть или сжать металл, создавая сварочные напряжения. Эти силы могут действовать в одном, двух или трех направлениях. Под влиянием этих сил и возникают сварочные деформации — изменения формы и размеров детали. Чем выше напряжение и приложенные силы, тем больше деформации.

Слайд №37 Временные напряжения и деформации, которые появляются во время работы и не остаются в металле, не имеют значения. В этом случае после нагрева и расширения заготовки возвращают форму, длину, ширину и толщину после остывания и сжатия.

Слайд №38 Остаточные напряжения и деформации остаются в металле и после охлаждения. Именно они ухудшают геометрию детали и снижают надежность конструкций.

Процесс сварки обычно сопровождается неравномерным нагревом, расширением металла и пластическими деформациями

Слайд №39 Во время любой сварки: ручной дуговой, аргонодуговой, полуавтоматической металл шва и околошовная зона нагреты до высоких температур. Это приводит к их расширению, а иногда при последующем остывании и к изменению структуры свариваемого материала — например, при работе с чугуном. Слайд №40В результате значительной разницы в температурах и плотности возникают временные напряжения, упругие и остаточные деформации.

Слайд №41. В ходе сварочного процесса происходят следующие виды деформации:

• Местные и общие. При местных деформациях изменениям подвержены только части конструкции. Общие же деформируют изделие полностью и сразу, меняя его размеры и искривляя геометрическую ось.
• Временные и конечные. Слайд №42.Остаточные (конечные) деформации остаются в изделии даже после его охлаждения, а временные появляются в отдельные моменты времени. Существенные остаточные деформации после сварки не только ухудшают вид готовых деталей: форму и размеры. Они затрудняют сборку сложных конструкций, снижают их прочность, надежность, несущую способность и сокращают срок эксплуатации.  По сути дела, если  остаточные деформации достигают заметной величины они могут привести к неисправимому браку.
• Слайд №43Упругие и пластичные. При восстановлении формы и габаритов изделия по окончании сварки деформация считается упругой. При наличии постоянных дефектов – пластичной.

Слайд №44.  Посмотрите примеры сварочных деформаций. Это деформации от поперечной  и продольной усадки.

 Методы борьбы со сварочными деформациями  и их уменьшению можно разделить на две группы: Слайд №45 на конструктивные и технологические  Они  применяют до сварки, в процессе сварки или после нее.

Слайд №46 К конструктивные способы – это, например, уменьшение количества сварных швов и их сечения, что снижает количества вводимого при сварке тепла, а также симметричное расположение швов для уравновешивания деформаций.

Слайд №47К технологическим способам по уменьшению деформации относят, например, рациональную технологию сборки и сварки, жесткие закрепления деталей,  правильный тепловой режим, принудительное охлаждение в процессе сварки.

 Вы уже поняли из выше сказанного, Слайд №48  что изменение размеров и формы сварной конструкции в некоторых случаях снижает работоспособность и портит ее внешний вид. Если остаточные деформации достигают заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Слайд №49 При разработке, технологии сборки и сварки конструкции следует учитывать необходимость снижения остаточных деформаций до величины, при которой они не отражаются на работоспособности и внешнем виде конструкции и не затрудняют сборку отдельных элементов. Если величина остаточных деформаций выходит за допускаемые пределы, следует проводить правку конструкции. Правка конструкции является весьма трудоемкой операцией. Слайд №50 Поэтому каждый из вас должен понимать, что для выполнения этой операции требуется высокая квалификация рабочих. Особенности выполнения данной работы вы изучите на уроках специального цикла по вашей специальности Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки).

https://www.youtube.com/watch?v=Sb-xidF1qRg

ЗАКРЕПЛЕНИЕ.

 Сегодня на урок вы пришли не только для того, чтобы прослушать определённую информацию, а получить знания в данном случае по теме Деформации. Деформации при сварке.

Предлагаю убедиться в том, что вы усвоили материал урока. Для этого предлагаю небольшое тестовое задание с самопроверкой.  На экране будет появляться вопрос и варианты ответа. Вы должны выбрать правильный, на ваш взгляд ответ и записать букву, под которой он стоит в тетрадь.

Проверка усвоения в виде теста:

1. Деформация – это:

А) изменение размеров и формы или объема тела при внешнем воздействии

Б) изменение напряжения и тока в электрической цепи при сварке

В) только такое изменение размеров и формы тела, которое может быть получено в результате правки после сварки.

2. Какое слово лишнее?

А) Растяжение

Б) Сжатие

В) Сдвиг

Г) Изгиб

 Д) Поворот

3.Неупругим или пластичным типом деформации называется

А) когда тело не может вернуть свою форму и размер в прежнее состояние

Б) при небольших деформациях происходит разрушение

В) когда размеры и форма тела полностью восстанавливаются после прекращения на них

4.                  От чего зависит характер деформирования

А) от температуры тела

Б) от материала из которого изготовлено тело

В) от обеих вышеперечисленных факторов

5. Деформация сжатия -это деформация в результате которой...

А) одни молекулярные слои растягиваются, а другие-сжимаются

Б) происходит поворот одних молекулярных слоёв относительно других

В) расстояние между молекулярными слоями уменьшается

6. Можем ли мы назвать перемещение видом деформации?

А) Нет

Б) Да

В) При определённых условиях

7. Как изменятся размеры детали при нагреве

А) размеры детали не изменятся

Б) размеры детали уменьшатся

 В) размеры детали увеличатся.

8. Причиной возникновения деформаций при сварке является:

А) неравномерный нагрев и охлаждение свариваемой детали

Б) нерациональная сборка под сварку

В) неправильно проведенная термообработка после сварки

  Задание на дом. Придумать своё задание по теме «Деформация тел. Деформации при сварки»

ИТОГ УРОКА.

 Слайд №60 Подведём итог. Какова была цель урока?

Слайд №61  Напомню её. Поднимите руку, пожалуйста, если вы согласны, что цель достигнута.

Замечание в чате

С каким явлением вы познакомились?

Встречаемся ли мы  с деформацией тел в жизни?

Важно ли учитывать проявление деформации в работе сварщика?

И я надеюсь, что придя на предприятие на производственную практику, вы сможете справиться с проблемой возникновения в сварных швах остаточных напряжений и деформации

Скачано с www.znanio.ru