Урок з матеріалознавства на тему "Інструментальні вуглецеві сталі"

 

Міністерство освіти і науки України

Управління освіти Дніпропетровської обласної державної адміністрації

Вище професійне училище №17

 

 

 

 

 

 

Методична розробка уроку теоретичного навчання з предмету

«Матеріалознавство»

для професії «Слюсар з ремонту автомобілів»

 

 

 

 

Тема уроку:

 «Інструментальні вуглецеві сталі»

 

 

 

 

 

 

Розробив:

викладач – методист

спеціаліст вищої кваліфікаційної категорії

М.М. Козич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м. Дніпро

Тема уроку: «Інструментальні вуглецеві сталі»

 

Методична мета: показати методичні прийоми використання  інноваційних  технологій на уроках матеріалознавства, а саме -  інтерактивної лекції з використанням ІКТ, технології проблемного навчання та міжпредметних  зв’язків.

Мета уроку:

навчальна – сформувати знання учнів про інструментальні вуглецеві сталі;

розвиваюча - сприяти формуванню в учнів навичок технічного мислення; виховувати  відповідальність за результати виконання завдань; 

виховна – сприяти розвитку комунікативних умінь, взаємоповаги.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Вид уроку: інтерактивна лекція.

Методико – дидактичне забезпечення: презентація «Інструментальні вуглецеві сталі», опорний конспект (див. додаток 1), зразки інструментів.

Міжпредметні зв’язки: «Спеціальна технологія», «Хімія», «Фізика», «Математика».

 

СТРУКТУРА УРОКУ

 

№	Структурні компоненти уроку	Методи і прийоми	Час
І	Організаційна частина		2 хв
ІІ	Повідомлення теми та очікуваних навчальних результатів		1 хв
ІІІ	Мотивація навчальної діяльності учнів	Бесіда з учнями	2 хв
ІV	Актуалізація опорних знань учнів	Фронтальне опитування. Вирішення проблемних питань.	7 хв
V	Вивченні нового матеріалу	Інтерактивна лекція.	15 хв
VІ	Узагальнення і систематизація нових знань	Вирішення проблемних питань. Обговорення питань разом з викладачем.	15 хв
VІІ	Підбиття підсумків уроку.	Коментування роботи учнів на уроці. Оцінювання роботи учнів.	2 хв
VІІІ	Повідомлення домашнього завдання	Інструктування щодо виконання домашнього завдання	1 хв

 

 

ХІД УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНА ЧАСТИНА

 

1. Вітання, перевірка наявності учнів.

2. Перевірка готовності учнів до уроку.

3. Пояснення роботи  на уроці: протягом уроку учень працює з опорним конспектом, робить в ньому позначки, виконує завдання. В кінці уроку здає конспект на перевірку вчителю.

4. Пояснення оцінювання на уроці: протягом уроку учень отримує дві оцінки, одну за активну роботу на уроці, другу за виконання проблемного завдання.  Підсумкова оцінка за урок є середнім балом цих двох оцінок.

 

 

ІІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ ТА ОЧІКУВАНИХ НАВЧАЛЬНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ

 

Викладач оголошує тему і очікувані результати уроку (див. слайд 1).

 

 Слайд 1

 

 

ІІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

 

 Викладач

Інтеграція України в Європейське співтовариство висуває нові вимоги до спеціалістів і робітників, що передбачає бути освіченою та розвиненою особистістю.

 Стрімкий розвиток виробництва вимагають від робочого хорошої орієнтації і самостійності в вирішення складних технічних завдань. Для цього недостатньо володіти тільки практичними вміннями і навичками. Тут потрібні глибокі теоретичні знання по  технології виробництва, широкий технічний кругозір. Тому дуже важливо не тільки знання базового матеріалу, а уміння аналізувати, систематизувати,  приймати рішення. 

 Сталь - була, є і буде основним конструкційним  матеріалом в машинобудуванні  та інших галузях промислового виробництва.

 Кожен кваліфікований робітник повинен не тільки  запам'ятовувати окремі марки сталей, а  мати систематизовані знання, пов'язувати хімічний склад, будову, властивості і визначати сферу застосування стали. Знати принципи класифікації  сталей, по марці стали вміти визначати її хімічний склад, властивості  та  область застосування.

 

ІV. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

 

1. Фронтальне опитування.

 

Викладач  проводить  фронтальне  опитування  учнів (див. слайд 2).

 

 Слайд 2

 

 

2. Проблемне завдання.

 

Викладач

???  Вам  пропонується  4  марки  вуглецевих   конструкційних  сталей (Ст3_кп; 45, 65, А20)

 і чотири картинки із зображеннями робіт машинобудівного напрямку (див. слайд 3). Вкажіть правильне співвідношення між  марками сталей та запропонованими картинками.  Доведіть, що Ваша думка правильна.

 

 Слайд 3

 

• На малюнку І показаний токарний верстат. Цьому малюнку відповідає марка стали 45, конструкційна середньовуглецеву сталь, з вмістом вуглецю 0,45%. Завдяки такому змісту вуглецю вона добре обробляється на металорізальних верстатах.
• На малюнку ІІ показана пружинна ресора автомобіля. Цьому малюнку відповідає марка стали 65,  конструкційна високовуглецеву сталь, з вмістом вуглецю 0,65%. Завдяки такому змісту  вуглецю  ресора з цього матеріалу  після зняття навантаження повністю відновлює свої первинні розміри.
• На малюнку ІІІ показаний верстат-автомат. Цьому малюнку відповідає марка стали А20, конструкційна автоматна сталь, з вмістом вуглецю 0,20%. Завдяки підвищеному вмісту сірки та фосфору ця сталь добре оброблюється на верстатах-автоматах.
• На малюнку ІV  показані зварювальні роботи. Цьому малюнку відповідає марка стали Ст3_кп. Це вуглецева конструкційна сталь звичайної якості, має невелику кількість вуглецю, тому добре зварюється.

 

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

 

Викладач оголошує план уроку (див. слайд 4).

 

 Слайд 4

 

 

1. Загальна характеристика інструментальних вуглецевих сталей.

 

 Викладач

  Інструментальними називають сталі, що містять вуглецю від  0,65 до 1,35 %. Такі сталі характеризуються високою твердістю  та стійкістю проти спрацьовування і використовуються для виготовлення різального, вимірювального та штампового інструменту. Крім того, з них виготовляють деякі деталі машин, що експлуатуються в умовах не дуже високих динамічних навантажень  (див. слайд 5).

 Слайд 5

 

 

2. Маркування інструментальних вуглецевих сталей.

Викладач 

Вуглецеві інструментальні сталі маркують буквою У; на­ступна за нею цифра (У7, У8, У10) означає середній вміст вугле­цю в десятих долях процента. Буква А (У10А) в кінці марки вка­зує, що сталь високоякісна  (див. слайд 6).

Високоякісні сталі порівняно з якісними містять менше шкідливих домішок.

 

 Слайд 6

 

 

Марки інструментальних вуглецевих сталей

Якісні  – У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13

Високоякісні  -  У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А

 

??? Зверніть увагу на  написи, які виділені коричневим кольором на слайді. Як Ви вважаєте, що позначають ці букви і стрілочка?

• Це  означає те, що в сталях високоякісних менше сірки і фосфору, а тому  вони менш крихкі.

 

Довідка

Вміст постійних домішок в сталі:

кремній – 0,17…0,28%;

марганець – 0,17…0,60%;

сірка – 0,028% (якісні), 0,018% (високоякісні)

фосфор – 0,03%% (якісні), 0,025% (високоякісні)

 

Наприклад:

У8Г - вуглецева інструментальна сталь, вміст вуглецю – 0,8%, якісна, підвищений вміст марганцю

У10А – вуглецева інструментальна сталь, вміст вуглецю – 1%, високоякісна

 

3. Застосування інструментальних вуглецевих сталей.

 

 Викладач перераховує інструменти, які виготовляють з вуглецевих інструментальних сталей (див. слайд 7).

 

 Слайд 7

 

 

 

  Викладач 

 Перш ніж перейти до достоїнств і недоліків вуглецевих інструментальних сталей, згадаємо такі важливі характеристики сталей, як твердість і теплостійкість (див. слайд 8).

 

 Слайд 8

 

4. Достоїнства і недоліки інструментальних вуглецевих сталей

 

 Викладач аналізує разом з учнями, що є достоїнствами, а що недоліками інструментальних вуглецевих сталей і  робить  висновки  (див. слайд 9).

 

.  Слайд 9

 

VІ. УЗАГАЛЬНЕННЯ І СИСТЕМАТИЗАЦІЯ НОВИХ ЗНАНЬ

 

   Актуалізація знань

 

Викладач 

1.                Яка сталь  називається інструментальної?
2.                Як змінюються механічні властивості сталі зі зміною кількості вуглецю?
3.                Яка з  марок сталей, У8  або  У12,  найбільш тверда?
4.                Яки види навантажень Ви знаєте? В чому різниця між динамічним та статичним навантаженням?
5.                Як зв’язані між собою точність  оброблюваної поверхні, гострота ріжучої кромки інструменту та твердість матеріалу, з якого він виготовлений?  І чи є зв'язок між цими характеристиками взагалі?

 

 Викладач звертає увагу учнів на вплив твердості матеріалу інструменту  на якість обробленої поверхні  (див. слайд 10):

 

 Слайд 10

 

 

 Проблемне завдання

 

 На слайді представлені різні види слюсарних робіт  (див. слайд 11).

 

 

 

 

 

 

 

 Слайд 11

 

Завдання:

 

 Викладач 

1.                Назвіть види слюсарних робіт, які представлені на слайді 11  і дайте їм характеристику.

• Площинна розмітка - операція нанесення на оброблювану заготовку розмічальних ліній (рисок), що визначають контури майбутньої деталі.
• Рубка металу з поверхні заготовки видаляють зайвий шар металу або заготовка разрубаеться на частини.
• Свердління отримання отворів в суцільному матеріалі зняттям стружки.

2.                Як називаються інструменти для виконання  цих слюсарних  операції?

• Чертилка і кернер
• Слюсарне зубило
• Свердло

 

 Викладач показує учням натуральні зразки інструментів.

 

 Викладач 

 ??? Оберіть матеріал для виготовлення чертилки,  кернера, слюсарного зубила,

спірального свердла.  Відповідь обґрунтуйте.

 Перш ніж вибрати матеріал для виготовлення інструменту, потрібно відповісти на такі питання:

1.                Який вид навантаження витримує інструмент в процесі роботи для кожного з запропонованих видів слюсарних операцій?
2.                Яка точність оброблюваної поверхні досягається для кожного з запропонованих видів слюсарних операцій?

 

 Чертілка і кернер (площинна розмітка)

 Чертілки (иголки) служать для нанесення ліній (рисок) на розмічаемую поверхню за допомогою лінійки або шаблону.

??? Чи важлива при цьому гострота робочої частини чертилки? Чому?

• Чим гостріше робоча частина чертилки, тим тонше буде розміточна  риска і тим, отже, вище точність розмітки.

??? Від чого залежить постійність форми і розмірів інструменту при роботі. В даному випадку гострота робочої частини чертилки?

• Від твердості матеріалу.   Тому обираємо сталь марок У10, У12.

 Кернер - слюсарний інструмент, який застосовується  для нанесення поглиблень (кернів) на попередньо розмічених лініях при ударі по ньому молотком (на перетинах рисок, заокругленнях, центрах свердління отворів).

??? Який вид навантаження витримує кернер  в процесі роботи?

• Динамічні - навантаження в формі удару.

??? Якщо інструмент в процесі роботи зазнає ударів, які  механічні властивості сталі повинні  бути підвищені?  

• Кернер зазнає ударів в процесі роботи, тому сталь для виготовлення кернера повинна мати підвищену в’язкість і знижену твердість. Обираємо сталь марок У7А, У8А.

???  Для чертилки ми обрали сталь якісну, для кернера – високоякісну. Це принципово? Якщо так, то чому? 

• В високоякісної сталі менше  сірки і фосфору, які підвищують крихкість стали. Так як кернер зазнає в процесі роботи удари,   важливо, щоб матеріал був менш крихкий.             

 Зубило (рубка металу)

 Зубило – слюсарний інструмент, за допомогою якого з поверхні заготовки видаляють зайвий шар металу або заготовка разрубается на частини.

??? Який вид навантаження витримує зубило  в процесі роботи?

• Динамічні, в процесі роботи зазнає ударів.

??? Яка точність обробки  досягається при рубці металу?

• Точність обробки, що досягається при рубці складає 0,4 - 1 мм.

??? Які механічні властивості повинні бути підвищені в сталі  для  виготовлення зубила?

• Потрібен матеріал, який  при достатній твердості має найбільшу в’язкість. Тому обираємо сталь марок  У7А,  У8А.

 Свердло (свердління)

  Свердло – ріжучий  інструмент, за допомогою якого отримають отвори  в суцільному матеріалі зняттям стружки.

??? Яке  навантаження витримує свердло  в процесі роботи?

• Свердлення – це отримання отворів в суцільному матеріалі, за допомогою ріжучого інструменту свердла, що здійснює обертальний і поступальний рух щодо своєї осі. Інструмент в процесі роботи не зазнає сильних ударів.

??? Яка точність обробки  досягається при свердленні  металу?

• Свердління   застосовується для отворів невисокого ступеня точності. Точність при свердлінні можна отримати 11-12 квалітетів (квалітети бувають 01, 0, 1… 17). 11-12 це  квалітети, які використовують для грубих з'єднань. Якщо потрібно більш високу якість поверхні, отвір після свердління зенкерують  і розгортають. Також свердло в процесі роботи не зазнає сильних ударів. Тому доцільно застосувати сталь У10А.

 

 Далі учні самостійно описують в зошиті вибір матеріалу для  одного з слюсарних інструментів. Відповідь обґрунтовують.

У цей час вчитель виставляє учням оцінки за активну роботу на уроці.

По закінченні роботи учні здають зошити на перевірку.

 

VІІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

 

 Викладач коментує роботу учнів на уроці.

 Підсумкова оцінка за урок буде середнім балом  двох оцінок:  за активну роботу на уроці та самостійну роботу  у зошиті.

 

VІІІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

 

 Слайд 12

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1.  Василів В.І. Машинобудівні матеріали. — Київ: Будівельник, 1995.

2.  Заплатин В.Н., Сапожников Ю.И., Дубов А.В. Основы материаловедения (металлообработка). — М.: Издательский центр «Академия», 2009

3. Шевчук С.С. Інноваційна діяльність педагога професійної школи: Навчально - методичний посібник. – Донецьк, ІПО ІПП УМО.- 2015.

 

 

 

 

 

Додаток 1

ВПУ №17    Група  __________   ПІБ   ___________________________

 

Тема  «Інструментальні вуглецеві сталі»

 

• Вміст вуглецю:  0,65 - 1,35 %.
•  Властивості:      висока твердість;

                       стійкість проти спрацювання.

•  Застосування:   виготовлення різного, вимірювального та штампового інструменту.

 

Марки інструментальних вуглецевих сталей

 

Якісні  – У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13

Високоякісні  -  У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А   

 

 Наприклад:

 У8Г - вуглецева інструментальна сталь, вміст вуглецю – 0,8%, якісна, підвищений вміст марганцю

 У10А – вуглецева інструментальна сталь, вміст вуглецю – 1%, високоякісна

 

Достоїнства та недоліки вуглецевих інструментальних сталей:

•               Недефіцитні і недорогі
•               Достатню твердість робочих частин інструменту забезпечує термічна обробка (гартування і відпускання)
•               Невисока теплостійкість 180⁰С - 200⁰С

 

Висновок:

 Інструментальні вуглецеві стали застосовують частіше для виготовлення слюсарно-монтажних  інструментів. Як матеріал для ріжучих  інструментів він знаходить обмежене застосування через невисоку теплостійкість.

 

Завдання

Увага!!! Від твердості матеріалу    залежить постійність форми і розмірів інструменту при роботі. Тому підвищення твердості супроводжується збільшенням чистоти поверхні оброблюваного металу та зменшенням спрацювання інструменту.

Оберіть матеріал для виготовлення____________________.  Доведіть, що це правильно.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підсумки уроку

Кількість балів за активну роботу на уроці
Кількість балів за теоретичне  завдання
Підсумкова кількість балів за урок