Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Декабря 2011 в 09:20, шпаргалка
Работа содержит ответы на вопросы по курсу "Материаловедение".
| 1)Характеристика аморфных тел и Ме, их атомно-кристаллическое строение. Внешние св-ва Ме зависят от состава и структуры Ме. Ме - простые вещ-ва, обладающие электро- и теплопроводностью, металлическим блеском и имеющие кристаллическую решетку. Состав – процентное соотношение компонентов сплава. Структура – порядок расположения атомов в Ме, а так же их группировка. Электро- и теплопроводность обусловлена наличием свободных электронов. Твердые тела делятся на аморфные и кристаллические. Аморфные – атомы не образуют кристаллическую решетку, располагаются хаотично. Св-ва во всех направлениях одинаковые – изотропия. Кристаллические – атомы имеют определенное повторяющееся геометрическое расположение, это отличает Ме. Св-ва в разных направлениях неодинаковые – анизотропия. Текстурирование – всем кристаллам придается одинаковое направление => удается устранить анизотропию. | 2)Типы и характеристика кристаллических решеток. Наименьший объем кристалла – элементарная крист-я ячейка. Они отличаются по форме и размерам. Формы: ПК – простейшая кубическая(куб, атомов 8), ОЦК – объемно-центрированная кубическая(куб, атомов 8+1 в центре куба, Fe, Cr, Mo), ГЦК – гранецентрированная кубическая (куб, атомов 8+по 1 в центре каждой грани, Pb), ГПУ – гексагональная плотно упакованная(призма 6ти гранная, 17 атомов, Mg, Zn), Т – тетрагональная (олово). Размеры кристаллической ячейки так же влияют на св-ва Ме и они характеризуются расстоянием между соседними атомами. Размеры ячейки наз. параметрами крист-й решетки. (а параметр кубической решетки, длина ребра, измеряется в амстремах, 1 А= 10-8см) | 3)Понятие полиморфизма и примеры этого явления. Полиморфизм (аллотропия) – способность Ме в твердом состоянии изменять тип кристаллической решетки в зависимости от внешних условий (t, р). Такие структуры наз. Аллотропическими формами или модификациями. Это происходит при t полиморфного превращения, сопровождается тепловым эффектом. Разные модификации одного и того же элемента обозначаются греческими буквами. (Co(ГПУ) -> 4500 -> Coβ(ГЦК)) | 4)Дефекты кристаллического строения. Дефект – нарушение укладки атомов в кристаллической ячейке, что ведет к ее искажению. 3 вида дефектов: Точечные – вакансии и дислоцированные атомы. Линейные – краевые и винтовые дислокации. Дислокации определяют пластические св-ва Ме, чем меньше дислокаций тем выше прочность. Поверхностные – образуются на границах между зернами. |
| 5)Химические, физические, технологические и эксплуатационные св-ва Ме. Химические – хим. активность, способность взаимодействовать с газами, жидкостями, коррозионная стойкость. Физические – температура плавления, плотность, тепло-, электропроводность, коэф. теплового расширения, упругие, магнитные св-ва. Технологические – способность материала подвергаться различным методам обработки (литейные; ковкость-способность материала обрабатываться давлением; свариваемость-способность образовывать наразъемные соединения; обрабатываемость резанием-способность материала подвергаться обработке режущими инструментами). Эксплуатационные – показывают способность материала работать в заданных условиях без изменения своих св-в (коррозионная стойкость Ме – способность противостоять действию агрессивных сред; хладостойкость – сохранять пластические св-ва при t<<0; жаропрочность – сохранять механические св-ва при высоких t; жаростойкость – сопротивление окислению в газовой среде при высоких t; антифрикционность – работать в условиях трения без износа). | 6) Механические свойства металлов и их определение Механические св-ва показывают состояние материала при воздействии внешних нагрузок (прочность – способность материала сопротивляться деформации и разрушению, пластичность – способность Ме изменять форму и размеры без разрушения, ударная вязкость – отношение работы потраченной на излом(разрушение) надрезанного образца к площади поперечного сечения в месте надреза, твёрдость – способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность другого твёрдого тела(индентор)).Придел прочности G=P/Fo (МПа). Пластичность (способность материала менять свою форму и размеры без разрушения. Дельта=(Lo-Lo)/Lo*100% эта=(Fo-Fk)/Fo*100%. Ударная вязкость – это отношение работы потраченной на излом (разрушение) надрезанного образца к площади поперечного сечения вместе надреза. Опр на маятниковом копре. Твёрдость – это способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность: Метод Бринелля HB 450 шарик 5 мм,10 мм. Метод Роквелла конус алмаз, шарик 1,5 мм. Метод Викерса пирамида. Gпр - придел пропорциональности. Gт – придел текучести. Gв – Придел прочности. Gи – Истинное сопротивление | 7)Деформация и ее разновидности. Дислокационный механизм пластической деформации. Деформация – изменение формы и размеров тела в результате действия внешних сил, без изменения объема. Степень деформации Е – относительное изменение размера тела (дельта эль/эль нулевое*100%). Упругая – исчезает после снятия внешней нагрузки. При упругой деформации под действием внешних сил происходит обратимое искажение кристаллической решетки в зернах Ме. Частицы находящиеся в узлах решетки, смещаются на расстояние, не превышающее половину параметра решетки. Пластическая – остается после снятия нагрузки. Под действием внешних сил происходит внутризеренное сдвиговое перемещение одних частей зерна относительно других. Частицы смещаются не одновременно по всей плоскости скольжения, а путем последовательного перемещения по ней краевых дислокаций(дислокационный механизм).после прохождения одной краевой дислокации части зерна смещаются друг относительно друга на 1 параметр решетки. При больших деформациях образца сдвиг может происходить по границе зерен. С увеличением степени деформации зерна вытягиваются в направлении деформации (при растяжении – в сторону действия нагрузки, при сжатии – перпендикулярно нагрузке) | 8) Характеристики прочности и пластичности. Методы их определения. Прочность – способность материала сопротивляться деформации и разрушению. Прочность изучается на специальных образцах при их растяжении сжатии, изгибе (предел пропорциональности – соблюдается закон Гука (упругая деформация), предел текучести – при одном и том же давлении длинна образца увеличивается (пластическая деформация), предел прочности – временное сопротивление разрушению, истинный предел прочности – соответствует нагрузке, при которой образец разрушается). Пластичность – способность материала изменять форму и размеры тела без разрушения (образцы имеют круглое сечение, относитнльное удлинение, относительное сужение) |
| 9)Понятие твердости и способы ее определения. Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность другого, более твердого тела (индентора). Способы определения: метод Бринелля (твердость НВ, наконечник – стальной шарик,5-10 мм). Вдавливают шарик в поверхность, замеряют диаметр отпечатка и по таблицам находят НВ. Метод Роквелла твердость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. (наконечник – закаленный стальной шарик,1,5 мм или алмазный конус). Метод Виккерса твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность; размерность единиц твёрдости по Виккерсу кгс/мм². Твёрдость обозначается HV | 10.Понятие о наклепе и возврате.Наклёп – явление возрастания прочности и твёрдости, снижении пластичности и вязкости Ме в результате изменения его структуры при холодной пластической деформации, наклёп обусловлен видимыми структурными изменениями (форм, размеров, ориентировкой зёрен) и возрастанием деформации кристаллической решётки в пределах зёрен. Возврат (отдых) – явление уменьшения искажённости кристаллической решётки наклепанного Ме, происходящее при нагреве не выше температурного порога рекристаллизации. При возврате структура Ме не изменяется, поэтому и мех св-ва тоже не изменяются (кроме ударной вязкости). Могут заметно изменится физические св-ва Ме (например, электропроводность). | 11)Механизм рекристаллизации наклепанного металла. Рекристаллизация – это процесс образования и роста новых, более равноосных и равновесных зёрен, за счёт деформированных. Она проявляется в изменении структуры, снижением твёрдости и прочности, повышением пластичности и вязкости. Температурный порог рекристаллизации – минимальная температура, при которой у данного Ме наблюдается процесс рекристаллизации. 1 стадия – первичная рекристаллизация (обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. 2 стадия – собирательная рекристаллизация заключается в росте образовавшихся новых зерен | 12) Понятие критической степени деформации и порядок ее определения. Критическая степень деформации – степень пластической деформации после которой при рекристаллизации в Ме образуется наиболее крупное зерно, что обуславливает значительное снижение всех мех св-в этого Ме -> брак. Определяется по графику зависимости площади зерна от количества зёрен в 1 квадратном см. |
| 13 Механизм кристаллизации металлов Процесс кристаллизации зависит от нескольких параметров, а значит им можно управлять. Основной фактор – скорость охлаждения. 2 стадии затвердевания – образование центров затвердевания (зародышей) (чем выше температура, тем больше зародышей, тем мельче зерно(мелкозернистая структура)) и рост кристаллических решёток, при их столкновении рост решёток нарушается и получаются зёрна, кристаллиты | 14
Виды взаимодействия
компонентов в
сплавах. Сплав
– сложное вещество полученное сплавлением
2х или более простых веществ. Компонент
– те элементы (в-ва) которые применяют
для получения сплавов.
Система – совокупность компонентов.
Фаза – однородная часть сплава отделённая
от других частей поверхностью раздела
при переходе через которую химический
состав и структура изменяются скачками.
Механическая смесь – это сплавы, в
которых компоненты не взаимодействуют
друг с другом, не растворяются друг в
друге, и при кристаллизации компонент
сохраняет свою кристаллическую решётку.
Твёрдые растворы – сплавы в которых
компоненты взаимодействуют друг с другом,
при чём один компонент сохраняет свою
кристаллическую решётку (растворитель),
а другой утрачивает своё кристаллическое
строение и в виде отдельных атомов размещается
в растворителе (растворимый). По типу
расположения атомов растворимого различают
два вида твёрдых растворов: твёрдые растворы
замещения (атом растворимого элемента
замещает атомы растворителя в узле кристаллической
решетки, если атомы растворимого элемента
имеют схожие формы и размеры с атомами
растворителя, то получаются твёрдые растворы
с неограниченной растворимостью,
если атомы значительно не похожи по св-вам,
то получаются растворы с ограниченной
растворимостью) и внедрения (образуются
когда атомы растворённого компонента
В встраиваются в кристаллическую решётку
растворителя А, чаще всего такие растворы
получаются если растворимый компонент
имеет гораздо меньший размер атома).
Химические соединение (металлические соединения) – когда образуется решётка нового тепа не похожая на кристаллические решётки одного или другого компонента |
15 Сущность и назначение метода термического анализа при кристаллизации металлов и сплавов Выбирают несколько сплавов с различным содержанием компонентов и строят кривые охлаждения. По остановкам и перегибам на кривых (критические точки) определяю температуру начала и конца кристаллизации. При этом чистые вещества имеют по одной критической точке, а у сплавов их несколько. Критические точки переносят на диаграмму температура состав и получают диаграмму состояний | 16 Основные типы диаграмм состояния. Диаграмма состояния – это графическое изображение равновесного превращения протекающих в сплаве в координатах Т, концентрация Строят экспериментально методом термического анализа |
| 17 Компоненты и фазы системы железо — цементит. Железо – блестящий серый Ме, температура плавления = 1539 градусов Цельсия, плотность = 7,87 грамм на сантиметр в кубе, обладает полиморфными свойствами (альфа-железо, при температуре 911 становится гамма-железом, при температуре 1392 – бета-железо). Углерод - (графит – разновидность углерода с гексагональной решёткой). В зависимости от температуры и содержания углерода железоуглеродистые сплавы могут образовывать одно и двухфазные составляющие. Однофазные составляющие – феррит (ОЦК, твёрдый раствор внедрения углерода в альфа-железо при t=20градусам => С =0.006%; при t=727градусам => С =0.025%; Твёрдость – 70-80 НВ; предел прочности – 350 мегаПаскалей; относительное удлинение – 50%, относительное сужение – 80%), аустенит (ГЦК, твёрдый раствор внедрения углерода в гамма-железо; максимальная растворимость С при t=1147градусов, С =2.14%; относительное удлинение – 40%, твёрдость – 160 НВ), цементит (карбид железа; химическое соединение железа с углеродом( ); максимальная растворимость С =6.67%; достаточно твёрдый, но хрупкий; температура плавления – 1600 градусов) . Двухфазные составляющие – перлит (мех смесь (эвтектоидная) феррита и цементита, получается при С=0,8%, образуется при температуре =727 градусов в результате распада твёрдого раствора аустенита ), ледебурит (мех смесь (эвтектика) образующаяся при кристаллизации жидкого чугуна; при t=1147градусам => С =4.3%; при t>727градусам состоит из Ц+А; при t<727градусам состоит из П+Ц) | 18 Превращения протекающие в стальном углу диаграммы Fe-Fe3C. Стальном участке диаграммы Fe - С видами термической обработки стали будут отжиг I и II рода; закалка, отпуск. Отжиг I рода — нагрев до различных температур с целью гомогенизации, снятия внутренних напряжений, рекристаллизации. Если в процессе нагрева и охлаждения в сплаве (стали) происходят полиморфные превращения, то они являются лишь явлениями, сопутствующими гомогенизации, так как нет необходимости в фазовой перекристаллизации. Отжиг II рода (или фазовая перекристаллизация) - нагрев выше Ас3(или /Ас1) с последующим медленным непрерывным или ступенчатым ( (изотермическим) охлаждением. Частный случай отжига II рода - нормализация (охлаждение на спокойном воздухе). Закалка с полиморфным превращением - нагрев выше Ас3 (или Ac1) с последующим быстрым охлаждением. Отпуск — нагрев закаленной стали до температуры не выше Ас,. Закалка без полиморфных превращений (а, следовательно, и последующее старение) - сравнительно редкий случай при термической обработке сталей.Она характерна для аустенитных сталей, не имеющих полиморфных превращений, и используется для растворения карбидов или интерметаллидов | 19
Классификация и
маркировка углеродистых
сталей. Существует классификация
по назначению (конструкционные, инструментальные),
по химическому составу(только конструкционные
стали) (низкоуглеродистые(0,09-0,25%) |
20. Характеристика чугунов, их классификация и маркировка. Маркировка: в процессе кристаллизации чугунов из жидкого состояния, образуются белые чугуны, которые не получили широкого применения в технике т. к. обладают высокой твердостью и хрупкостью. В них углерод находится только в связанном состоянии. На практике более широкое применение находят серые высокопрочные ковкие чугуны с вермикулярным графитом. Их получают путем модификации белых чугунов кремнием магнием или марганцем которые способствуют выделению углерода в виде графита. Все чугуны отличаются формой графита. 1. Серые чугуны: пластинчатая форма графита, получают путем модификации кремния(С425). 2. Высокопрочные: графит имеет шаровидную форму, получают модификацией магнием(В435).3. чугуны с вермикулярным графитом. Получают путем добавления магния редкоземельных Ме. Графит имеет шаровидную форму и в виде тонких пластинок(ЧВГ 35 цифры-прочность). 4. Ковкие чугуны: хлопьевидная форма графита, получают отжигом белых доэвтектических чугунов(КЧ30-6, 300МПа, 6% пластичность) |
| 21. Основные способы получения Ме из руды. 1. Пирометаллургический способ самый распространенный. Тепло необходимое для выплавки Ме получается за счет сжигания топлива, происходит плавление руд и извлечение из них Ме в жидком состоянии. Применяют для получения чугуна, меди. 2. Электрометаллургический. Плавление руд в дуговых, индукционных и др. эл. печах или электролиз Ме из расплавов солей. Для получения алюминия, магния. 3. Гидрометаллургический. Выщелачивание Ме из руд с помощью растворителей и последующее выделение их из раствора Ме. Для получения чистой меди, уранов. 4. Химикометаллургический. Получение Ме в результате химических и пирометаллургических процессов. Для восстановления из руды титана, ванадия, циркония. | 22. Основные материалы для производства Ме. Для производства Ме используют руды, флюсы, топливо, огнеупорные материалы. Руда – горная порода, которая содержит Ме в количествах обеспечивающих экономичную переработку. В железных рудах от 30% Fe. Руда включает пустую породу(кремнезем, глинозем), известняк, примеси серы и фосфора. Флюсы – материалы вводимые в печь для понижения tпл пустой породы и вывода ее, а так же золы топлива, примесей в шлаке. Шлак – легкоплавкое соединение с меньшей плотностью чем Ме поэтому они располагаются на поверхности жидкого Ме и мб легко удалены в процессе плавки. Шлаки бывают кислыми и основными. Топливо – основной вид топлива – кокс, природный газ, доменный газ, мазут. Кокс – основной вид топлива для получения чугунов. Получают методом сухой перегонки каменных углей без доступа воздуха при t=1000-11000. Природный газ - метан. Доменный газ – побочный продукт который получается при выплавке чугуна. Мазут – тяжелый осадок при перегонке нефти. Огнеупорные материалы применяют для внутренней облицовки(футеровки) плавильных печей и другого оборудования, которое взаимодействует с расплавленными Ме и шлаками. Огнеупорные материалы делятся на кислые(кварцевый порошок) и основные(даменит, магнезит) | 23. Основные материалы для получения чугуна. Чугун выплавляют из железных руд пирометаллургическим способом в доменных печах, используя твердое топливо – кокс и флюсы. Железные руды содержат железо в виде оксидов, гидратов оксидов, карбонатов. Пустой породой в железных рудах является кварцит или песчаник, глинистые вещества. Осн. железные руды: магнитный железняк, красный железняк, бурый, шпатовый. Топливо в процессе выплавки чугуна выполняет роль не только горючего, но и восстановителя железа из руды (кокс). Флюсами при выплавке чугуна в доменной печи служит известняк, его назначение – перевод пустой породы в шлак, а так же связывание и удаление находящейся в топливе и руде серы. Огнеупорным материалом для футеровки доменной печи служит шамот. | 24. Предварительная подготовка руды. Подготовка руды к плавке содержит 3 операции: обогащение руды, агломерацию, окатывание. Обогащение руды выполняют различными мех-ми способами, при которых происходит отделение пустой породы. Осн. Способы обогащения руды: промывка руды водой; гравитация; магнитная сепарация. Концентрат – обогащенная руда. Далее концентраты перерабатывают в кусковые материалы одинаковых размеров. После процесса обогащения рудная пыль подвергается окусковыванию. 2 способа окусковывания: агломерация, окатывание. Обогащение – спец. Обработка с целью увеличения содержания железа в руде и обеспечения равномерности кусков руды по размерам. Агломерация – спекание рудной мелочи и пыли в пористые куски при t=1300-15000в агломерационных машинах. Получающийся продукт – агломерат. Применение агломератов позволяет повысить производительность доменных печей, уменьшить расход кокса на 10-20% при агломерации происходит частичное восстановление железа. Окатывание - изготавливают смесь измельченных концентратов, флюса и топлива. Эта смесь увлажняется и обрабатывается во вращающихся барабанах, где образуются шарики(окатыши) диаметром 20-30 мм. Затем их высушивают и обжигают при t=1200-13000. Перед выплавкой образуют шихту – смесь определенного соотношения руды, топлива, флюсов, лома |
| 25. Устройство доменной печи. Чугун выплавляют в доменах – вертикальные печи шахтного типа, высотой до 35 м, изготовленные из огнеупорного материала. Снаружи заключена в стальной кожух. Рабочий объем около 5000 м3. Для выплавки чугуна в домну загружают шихту(смесь определенного соотношения руды, топлива и флюсов). Отдельные порции шихты – колоши из бункера с помощью вагон-весов подаются вагонетками по скиповому подъемнику(либо по конвейеру) в засыпной аппарат. Из аппарата шихта поступает в доменную печь через калошник в шахту. Шихта загружается в домнупо мере сгорания топлива и выпуска чугуна и шлака. Самая широкая часть домны – распар, ниже его находятся суживающиеся заплечники и горн, ограниченный лещадью. В нижней части горна расположены лётки для выпуска чугуна и шлака. Для поддержания горения топлива в доменную печь через фурмы под давлением вдувается нагретый до t=1000-1200 воздух | 26. Доменный процесс. Домны относят к печам непрерывного типа, они работают до капитального ремонта 5-10 лет. Домны работают по принципу противотока: поток шихты загружается через колошник, постепенно и послойно перемешается сверху вниз, а поток горячих газов от фурм перемещаются снизу вверх. В результате этого процесса происходит расплавление шихты и восстановление железа по схеме Fe2O3 => Fe3O4 =>FeO =>Fe (от высшего к низшему) сгорание топлива, косвенное восстановление, прямое восстановление. Процесс науглероживания | 27. Продукты доменного производства Осн. продукт – чугун, побочный – шлак и колошниковый газ. В зависимости от хим. состава и назначения получаемые в доменной печи чугуны подразделяют на виды: предельный чугун – основной вид чугуна, предназначен для передела в сталь. Литейный чугун – предназначен для переплава и получения фасонных отливок, повышенное содержание кремния. Ферроспавы – сплавы железа с повышенным содержанием др элементов, например ферросилиция, ферромарганца; предназначены для раскисления и легирования стали. Шлак используется для производства шлаковаты, шлакоблоков, цемента. Колошниковые газы (образующиеся в печи газы поднимаются вверх и в зоне колошника отводятся по трубам из печи) используют в качестве топлива для нагрева воздухонагревателей. | 28. Исходные материалы для получения сталей. Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, кремния, марганца, примесей серы, фосфора. Предельный чугун и стальной лом(скрап). Сущность передела чугуна в сталь – уменьшения содержания углерода и др элементов и перевода их в шлак или газы. Особенность производства сталей заключается в том что в качестве шихты используется белый (передельный) чугун 50%; скраб (25%); железная руда (25%), в виде агломератов и окатышей + флюсы, бокситы, плавиковый шпат. В качестве флюса – известь (бокситы и плавиковый шпат служат для разжижения шлака |
| 29 Сущность стадий получения сталей. Все печи для производства сталей имеют основную и кислую футеровки. В зависимости от этого сталеплавильные процессы подразделяют на основный и кислый(реже). В основном процессе при помощи флюса (известь) удаляют серу и фосфор, а в кислом процессе при взаимодействии основного шлака с кислой футеровкой удаление этих примесей не происходит. 1 окисление – кислород окисляет все элементы находящиеся в расплаве (в первую очередь, то чего больше в расплаве, т.е. железо) при первой стадии происхожит продувка кислородом, с окислением железа и примеси, после образование примеси окисляются за счёт закиси железа. 1. Si+O2=SiO2, 4P+5O2=2P2O5. 2. FeO+C=Fe+CO, FeO+Mn=Fe+MnO, 5FeO+2P=5Fe+P2O5. 3. FeS+CaO=FeO+CaS↑, P2O5+4CaO=(CaO)4* P2O5. 2 Раскисление – необходимо для удаления растворённого в стали кислорода (восстановление закиси железа). Кислород охрупчивает сталь при горяцей деформации растворённый в стали кислород реагирует с углеродом с образованием окиси углерода (СО) и создаётся впечатление кипения. Поэтому нераскисленные стали называются кипящими, а хорошо раскисленные сталь называется спокойной. Раскисление железа из записи производится путём добавки кремния, марганца, алюминия. Si+2FeO=SiO2+2Fe, Mn+ FeO=MnO+Fe, 2Al+ 3FeO=3Fe+Al2O3 | 30 Конвертерный способ получения стали. Материал для получения стали в кислородном конвертере - жидкий предельный чугун и стальной лом. Для наводки шлака добавляют железную руду и известь, а для его разжижения – боксит и плавиковый шпат. Продувку конвертера ведут кислородом. В кислородных конвертерах выплавляют конструкционные стали с разным содержанием углерода, кипящие и спокойные, низколегированные стали. Высокопроизводительный способ(400-500 т/ч в контейнере емкостью 300 т), малая металлоемкость, основной способ производства стали. Устройство: через горловину засыпают шихту, внутри происходят процессы окисления и восстановления, через 4-6 часов происходит слив стали. Состоит из: горловины (для ввода формы, отвода газов, заливки чугуна, загрузки скрапа и извести, слива шлака); кислородной фурмы(через нее подают сжатый воздух, выполнена из меди, водоохлаждаемая, заканчивается огнеупорным заслоном); литки(отверстие для слива стали | 31 Мартеновский способ получения сталей. Разработан во Франции в 1864 году. Высокая температура плавления в пространстве печи обеспечивается регенерацией тепла. Для этого применяют регенераторы – это камеры с огнеупорной насадкой в которой нагреваются газ и воздух. Каждые 20 минут смесители переключаются и регенераторы меняются местами | 32 Разливка сталей, схемы разливки. Из плавильной печи сталь выпускают в футерованный шамотом стальной ковш, ёмкостью до 400 тонн, в его днище имеется отверстие с огнеупорной пробкой. Из ковша производят разливку сталей в изложницы или кристаллизатор УНРС. Изложницы – чугунный толстостенные формы различного сечения. Заполнение каждой излоницы отдельно (- разбрызгивание Ме). Заполнение снизу, сифонная разливка (через главный стояк, заполняется сразу несколько изложниц, - загрязнение Ме футеровкой стояка). УНРС могут быть одно и много ручейковыми, производительность 10-25 тонн/час(+ повышается качество Ме (плотность, мелкозернистость), ликвидируются отходы на отрезание усадочных раковин, не нужны изложницы, не нужна последуюшая обработка давлением |
| 33 Строение слитка После разливки стали в изложницы происходит формирование слитка. В связи с направленностью теплоотвода от центра изложницы к краям на стенках изложница быстро формируется мелкозернистая структура – корка. Затем кристаллизуется следующий слой – зона ориентированных столбчатых кристаллов – дендритов. В центральной части образуются крупные неориентированные кристаллы. Усадочная раковина, образующаяся из-за разности объёмов жидкого и твёрдого Ме(Марганец, кремний, алюминий – спокойные стали, кипящие стали не имеют усадочной раковины). Усадочная рыхлость, где наблюдается включения не Ме примесей и газовых пузырей. Кипящая сталь имеет большее количество пузырей, и используется для неответственных деталей | 34 Основные литейные свойства. К основным литейным св-вам относят: 1 жидкотекучесть – способность расплавленного Ме при заливке заполнять литейную форму. Лучшей жидкотекучестью обладают оловянные бронзы, силумины. Кремний, углерод – повышают жидкотекучесть, жидкотекучесть увеличивается при повышении температуры. 2 усадка – это св-во сплава уменьшатся в объёме и линейных размерах при переходе из жидкого состояния в твёрдое. Усадка бывает линейной (СЧ – 1% усадки, стали – 2%, большинство цветных сплавов – 1.5%,, с увеличением температуры заливки жидкого Ме, усадка увеличивается, линейная усадка можёт затормаживаться выступами литейной формы или стержня, в отливки возникают внутренние напряжения, которое может вызвать коробление и образование трещин, образование трещин можно предотвратить рациональным конструировании отливок. Коробление устраняют равномерным охлаждение отливки по сечению) и объёмной (объёмная усадка образуется где Ме кристаллизуются в последнюю очередь и образуются усадочные раковины и рыхлости. Для устранения объёмных усадок, при изготовлении формы, предусмотрены места для прибыли). 3 склонность к ликвации – неоднородность химического состава и строения сплавов при их кристаллизации, зависит от химического состава и скорости охлаждения отливки. 4 газопоглощение – способность литейных сплавов в жидком состоянии растворять в себе газы. | 35 Приготовление жидкого металла Для получения сплавов в литейных цехах используются продукция металлургического производства (слитки, чугуны, блюмы). Для расплавов слитков применяют различные типы электрических плавильных печей и вагранки. Электрические печи делят на дуговые, индукционные, электронно-лучевые, электрические печи сопротивления. Дуговые печи – используют для плавки стали и чугуна, используют тепло электрической дуги. Индукционные – экономнее дуговых, Ме расплавляется в переменном электромагнитном поле, с выделением большой температуры. Электрические печи сопротивления – для легкоплавких сплавов на основе алюминия, магния, цинка. Тепло выделяется при прохождении электрического тока через проводник с высоким сопротивлением. Плавку ведут под слоем флюса. Электронно-лучевые печи – для плавки тугоплавких сплавов (титановые, тантал, молибден). Тепло выделяется при воздействии концентрированного электронного пучка. Плавку проводят в вакууме. Вогранка – типичная шахтная печь, напоминающая маленькую домну. Для плавки чугуна. В печи загружают металлическую шихту (слитки Ме, металлолом(скраб) и отходы литья), лигатуру (вспомогательные сплавы для уменьшения угара при плавке), флюсы (для регулирования состава шлака и его разжижения, известняк). | 36.Сущность и технология литья в песчано-глинистые формы. Литьё в песчано-глинистые формы в настоящее время отсатёся одним из наиболее распространённых видов литья. 90% всех отливок.Для данного вида литья приготавливают литейную форму(одноразовую). Литейная форма состоит из 2 полуформ, образующих полость по конфигурации отливки.Для получения в отливке отверстий используют стержень.Для получения в полости используют модель для заливки жидкого метлалл в форме изготавливают вертикальные и горизонтальные каналы, называемые литниковой системой. 1)для получения отливки по чертежу детали изготавливают деревянную или металлическую модель и стержневые ящики для изготовления стержня/ 2)Изготовляют литейную форму ^ а)Для изготовления нижней полуформы на подмодельную доску устанавливают нижнюю половинку модели и нижнюю опоку. б) На модель наносят слой облицовочной смеси,а затем заполняют опоку наполнительной смесью, её уплотняют тромбовкой и накалывают душняком вентиляционные каналы. в) Готовую нижнюю полуформу переворачивают на 180*, устанавливают верхнюю полумодель, модель шлакоуловителя, стояка, выпара и верхнюю опоку, которую соединяют нижней штырями. Г) Повторяют набивку верхней полуформы, вырезают литниковую чашу, удаляют из формы модели стояка и выпара. Д) Для удаления полумоделей из полуформ верхнюю опоку снимают с нижней и переворачивают на 180*. Формовочную смесь вокруг полумоделей смачивают водой и полумодели с помощью подъёмников удаляют(а также шлакоуловители и питатели). Е)разрушенные участки полуформ направляют, при необходимости прорезают питатели. Устанавливают на стержневые знаки стержень и нижнюю полуформу, накрывают верхней,а опоки скрепляют. ж) После заливки формы металлом и его кристаллизации форму разрушают(вибрацией,струей воды). з) освобождённую готовую отливку подвергают механической обработки для отделения литников, очистки от формовочной смеси и придания нужной шероховатости. Мех обработка: отрезка, шлифовка, пескоструйная обработка |
| 37 Элементы модельного комплекта Модель – приспособления при помощи которых в формовочной смеси получают отпечаток, который соответствует наружной конфигурации детали. Модельная плита – плита с закреплёнными на ней моделью элементами литниковой системы. Стержневые ящики – служат для изготовления стержней, с помощью которых в отливках образуются полости или отверстия. Опоки (сталь, чугун, сплавы алюминия) – удержать ПГС, придать форме достаточную жёсткость и прочность. Опоки, подмодельная доска, штыри | 38
Элементы литниковой
системы. Литниковая система необходима
для заливки жидкого металла в полость
форм. Она включает: литниковую чашу(воронка
с вертикальным каналом), шлакоуловитель(горизонтальный
канал для улавливания и задержания
неметаллических включений), питатели-литники( |
39 Смеси и требования к ним. Разовые смеси состоят из кварцевого песка, глины и различных добавок(связующие - жидкое стекло, смолы, противопригарные – пылевидный кварц, каменноугольная смесь; защитные – борная кислота, фтористая присадка) Облицовочные – более качественная, более высокая прочность и другие св-ва, прилегают непосредственно к отливке, их тощина 20-30 мм, Наполнительные – заполняют весь объём опоки. Единые – применяются в массовом производстве, при машинной формовке, для заполнения всего объёма формы | 40
Специальные виды
литья 40 Специальные
виды литья Литьё в Ме формы, Литьё под
давлением, центробежное литьё, литьё
в оболочковые формы, литьё по выплавляёмым
моделям.Необходимость улучшения качества
отливок: повышение точности размеров,
снижение шероховатости, уменьшение припусков
и тд привело к применению спец. Видов
литья: 1)литьё в металлические
формы(кокиль). Используют многократно(100раз)
в отличии от ПГФ. Позволяет получить отливки
с точными размерами,хорошим кач-ом поверзности
и меньшими припусками на мех обработку.Для
массового производства отливок из Ал,магниевых
сплавов.Осн.Недостатки: высокая стоимость
кокиля,трудоёмкость.Кокили для простых
отливок делают разъёмные из 2 частей,а
для сложных из нескольких разъёмных частей.Мелкие
и средние кокили делают из чугуна,крупные
из стали. Литьё в кокили применяют в массовом
производстве толстостенных отливок.
2)Литьё под давлением. Этим способом
получают отливки наиболее точной формы
и размеров, что позволяет уменишьить
или совсем исключить последующую механическую
обработку. Сущность:расплавленный металл
под давлением подают в мет. Пресс форму-это
улучшает заполняемость формы сложной
конфигурации с толщиной стенок 1-3 мм.Отливки
отличаются мелкозернистостью и высокой
плотностью. Этим способом отливают мелкие
тонкостенные детали из сплавов Al,Mg,Cu.
Пресс форма изг-ся из стали. 3)Центробежное
литьё. Расплавленный металл заливается
во вращающуюся форму и под действием
центробежных сил отбрасывается к стенкам
формы и затвердевает. Преимущества: отсутствие
литниковой системы,точнсоть размеров,высокая
производительность и экономичность.
Высокая плотность и мелкозернистость
отливок.Применение: трубы,втулки,кольца
и тд. 4)литьё в оболочковые
формы. Применяют для изготовления сложных
и тонкостенных отливок из чёрнвх и цв.сплавов.При
70* смола размягчается,при 120 плавится,обволакивая
плёнкой зёрна песка,а при дальнейшем
повышении температуры смола затвердеват
и образует прочную песчано-смоляную оболочку
в виде корки 5)Литьё
по выплавляемым моделям . Способ получения
отливок в неразъёмной форме, рабочая
полость которой образована удалёнием
литейной модели, выжиганием или выплавлением
горячей водой или паром. Из стали или
Al изготавливают образец по нему мех обработкой
или литьём выполняют пресс формы из стали,гипса
или пластмассы.Туда заливают смесь
легкоплавких материалов. Полученную
модель извлекают,приклеивают к ней литниковую
систему,образуя БЛОК.На него наносят
огнеупорные покрытия. Модель выплавляют.
Полученную форму прокаливают. Также есть
след виды литья: литьё выжиманием,жидкой
прокаткой,вакуумным всасыванием,намораживанием, |
| 41 Теоретические основы обработки металлов давлением. ОМД – называют технические процессы изготовления изделий или заготовок путём пластического деформирования материалов под действием внешних сил. При ОМД происходит изменение формы и размеров заготовки без её разрушения, это основано на св-вах пластичности Ме. + ОМД: высокая производительность, экономный расход Ме(в отличие от литейного производства и мех обработки), улучшение мех св-в литого Ме. Основные способы ОМД: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка. | 42.Теория пластической деформации. В зависимости от величины напряжений в Ме, при приложении нагрузки, различают упругую и пластическую деформацию. При ОМД изменение формы тела может происходить в направлении трех главных осей (x,y,z). При этом формоизменение не сопровождается изменением объема, и происходит в направлениях, в ктр наименьшее сопротивление деформации (зоны сохранения объема и наименьшего сопротивления). Любой процесс ОМД характеризуется очагом и коэффициентом деформации. Изменение высоты, ширины, длины заготовки после деформации наз. Абсолютным обжатием, уширением и вытяжкой. Обжатие λ=H2/H1, уширение β=B1/B2, вытяжка µ=l1/l0. Эти характеристики связаны между собой λ=β*µ, т.к. объем заготовки до деформ. равен объемы после (V0/V1=1). Обжатие заготовок сопровождается её уширением и вытяжкой. На атомарном уровне пластическая деформ. сопровождается скольжением и двойникованием. Скольжение-сдвиг одной части Ме отн. другой вдоль определенных кристаллографических плоскостей, при этом сдвиг происходит по плоскостям наиболее плотно упакованных атомами. Скольжение происходит чаще в ГЦК и ОЦК. Двойникование-образование в кристалле областей с разной ориентацией кристаллич. решетки, связ. зерк. отражением в определ. кристаллографич. плоскости (плоскости д.). Д. возможно при росте кристаллов из расплава, пласт, деформации и при рекристаллизации. в процессе деформ. происходит реже чем скольжение, при этом деформ. происходит в небольшом объема Ме. Двойникование требует гораздо больших напряжений, чем при скольжении. Чаще происходит в ГПУ. В ГЦК и ОЦК – реже и только при ↓t°и ↑скоростях деформ. При деформ. зерна Ме поворачиваются и вытягиваются в направлении нагрузки и постепенно приобретают одинаковую ориентацию (текстура), структура становится волокнистой, а Ме анизотропным (св-ва зависят от направления). Механизм скольжения в Ме в наибольшей степени обусловлен наличием дислокаций, ктр обладают легкой подвижностью. Дислокации с легкостью перемещаются в плоскостях скольжения до встречи с каким-либо препятствием (границы зерен, скопление дислокаций), поэтому размножение дислокаций при пласт. деформ. способствует упрочнению Ме. Осн. факторами, ктр влияют на выбор режимов ОМД явл: скорость деформ., хим состав Ме, схема напряжений деформ-го состояния, t°. | 43.Факторы,
влияющие на механизм
пластической деформации.
Пластичность Ме зависит от его химического
состава. Наиб. пластичностью обладают
чистые МЕ. Сплавы–твердые растворы обычно
более пластичны, чем сплавы, образующие
хим.соединения. Компоненты сплава также
влияют на его пласт. С, Si понижают пласт.
В легированных сталях: Cr, W – уменьш., а
Ni, V – повыш., S,P – охрупчивают сталь. Пласт.
литого Ме ниже, чем того же, но деформ..
Ме с мелкозернистой структурой пласт.
крупнозерн... Стали, подвергнутые отжигу,
пласт. закаленных, а цв.Ме имеют пласт.
выше после закалки. Равномерное расположение
неМе фазы и приближение её формы к форме
шара увелич. пласт.. Также пласт. зависит
от скорости деформ. – изменение степени
деформ. ε в единицу времени dε/dt. В общем
случае с ↑ скорости деформации предел
текучести ↑, а пластичность ↓. Влияние
t° По мере ↑t°нагрева пластичность
Ме обычно ↑, а прочность ↓. Напряженное состояние Ме Деформ-ое состояние хар-ся схемой главных деформ., т.е. деформ. в направлении трех осей, перпендикулярных к площадкам, в ктр касат.напряжения отсутствуют. Совокупность схем главных напряжений и главных деформаций позволяет судить о характере гл. напряж. и гл. деформ. при различных видах обработки давлением и пластичности Ме: чем больше сжимающие напряжения и меньше напряжения и деформ. растяжения, тем ↑ выше пластичность Me |
44.Дефекты горячей ОМД. Горячей обработке давление подвергают большинство материалов и сплавов, что объясняется многократным снижением сопротивления деформации и резко уменьшает энергетические затраты. При неправильном выборе температурного режима нагрева возможно образование дефектов: *Окисление металла. при нагреве стали выше 700 градусов происходит окисление поверхностных слоев Ме и образование окалины при температуре 1300-1350 окалина плавится, и сталь горит голубым пламенем. при этом потеря металла на угар составляет 1,5-2,5 %.Кроме этого образование окалины в 1,5 – 2 раза повышает интенсивность износа деф.инструмента, т.к. окалина имеет большую твердость. *Наряду с окислением происходит обезуглероживание поверхностного слоя на глубину до 2х мм Для уменьшения окисления применяют электронагрев или нагрев заготовок в защитной атмосфере Перегрев- это явление связанное с ростом величины зерна. Исправляют отжигом. При нагреве стали до температур близких к температуре плавления происходит пережег-это образование оксидов по границам зерен. |
| 45 Сущность процессов и оборудование для прокатки и волочения. Прокатка – процесс обжатия заготовки между вращающимися валками прокатного стана. Прокаткой обрабатываются более 75%Ме и цветных Ме и сплавов. Продольная прокатка – Ме обжимается между 2мя вращающимися друг на встречу другу валками. Поперечная прокатка – осуществляется между валками вращающимися в одном направлении, они вращают заготовку и деформируют ее. При косой прокатке используют бочкообразные валки расположенные под углом друг к другу, которые вращаются в одном направлении. Они одновременно придают заготовке вращательное и поступательное движение. Прокатку осуществляют на прокатных станах, которые состоят из одной или нескольких рабочих клетей.В клети размещаются гладкие (для прокатки полос, листов, фольги) или калиброванные(для прокатки сортового Ме, проволоки, для этого на валках нарезают ручьи) валки. Валки изготовляют из чугуна или стали. Заготовки для сортового проката – блюмы. Заготовки для листового проката – следу(????) Волочение – процесс ОМД при котором материал заготовки протягивают через отверстия инструмента, который называется волока (фильера). При этом площадь выходного сечения меньше площади заготовки. За один проход степень обжатия заготовки составляет 15-30%. Суммарное обжатие заготовки может составлять 40-80%. Волочение производят на волочильных станах., которые состоят из волоки и тянущих устройств. Тянущие устройства могут быть прямолинейными (цепные, винтовые, гидравлические) и барабанные. Тянущие устройства могут быть однократного и многократного волочения. Волоки изготавливают из инструментальных сталей У8, У10, У12, из сплавов металлокерамики (ВК3, ВК6). Для получения ультратонких проволок фильеры делают из алмаза. Волочение может быть осуществлено в холодном (алюминий, медь) и горячем состоянии (Молибден, вольфрам). При волочении применяют обильную смазку | 46 Сущность процессов и оборудование для прессования и ковки. Прессовка – это технический процесс ОМД, который заключается в выдавливании Ме пуансоном из закрытого контейнера через отверстие определённого профиля, изготавливают прутки диаметром до 300 мм, трубы, изделия сложной формы. Прямая, обратная схемы прессования. прессование ведут на гидравлических прессах с усилением 15000-30000 меганьютонов. Штамповка – процесс ОМД формообразования изделия, которая происходит при помощи штампов. Рабочая полость которых определяет форму и размеры изделия. Метод является экономичным и с малым расходом Ме. Очень высокое требование к штампам. Их изготавливают из прочных хромистых сталей. Штамповка проводят на прессах и молотов. Различают три вида: горячая объёмная штамповка (бывает в открытых или закрытых штампах, применяется для серийного и массового производства); холодная объёмная штамповка (применяется для поковок, малый расход Ме) листовая штамповка(для изготовления плоских тонкостенных изделий из стали и цветных Ме). | 47. Общие сведения о порошковой металлургии. Используют порошки Ме и их сплавов или неметаллических веществ. Технология порошковой металлургии включает в себя следующие этапы: получение порошков; подготовка их к формованию; изготовление смеси порошков; формование из них заготовок; спекание заготовок и при необходимости доп обработку спеченных изделий. Порошковая металлургия позволяет получать материалы, которые другими методами получить невозможно: из Ме со значительной разницей в tпл (молибден-медь), из Ме и не Ме (бронза-графит), из хим соединений, материалы с заданной пористостью(фильтры, вкладыши подшипников). Порошковая металлургия отличается минимальными отходами материалов, минимальные затраты труда, высокая точность размеров полученной детали, меньшее загрязнение окр среды. Недостатки: низкие механические св-ва, некоторые порошки дороже литых Ме, изготовляют детали больших размеров | 48 Получение порошков и подготовка их к формованию. Порошки получают двумя основными способами: механические: 1.Дробление и разлом – в мельницах, шлаковых вихревых). 2. Распыление жидкого Ме струёй сжатого воздуха. 3. Грануляция жидкого Ме(литьё в холодную воду жидкого, легкоплавкого Ме, свинец, олово).4. Механическая обработка резаньем. При механических способах не меняется химический состав материалов. Физико-химические способы: 1.Химическое восстановление оксидов помощью твёрдых и газообразных восстановителей: восстановление Ме из оксидов. 2. Электролитическое осаждение из солей – электролиз. 3. Термическое разложение карбонатов (карбонатных соединений), диссоциация карбонатов.4. Получение порошков методом межкристаллической коррозии.5. Конденсация порошков из расплавленного Ме. Для их дальнейшей обработки используют: отжиг порошка(удаление оксидных плёнок, снятие наклёпа), рассев – получение зёрен заданного размера, смешение порошков |
| 49 Виды формования порошков (холодное, изостатическое, мундштучное, прокатка). Холодное прессование – порошковую смесь засыпают в матрицу и начинают утрамбовывать пуансоном. Плотность при такой формовании может быть неравномерной. Графика зависимости плотности от давления: участок А – увеличение плотности за счёт увеличения давления, уменьшение пористости; участок В – упругая деформация частиц, плотность остаётся постоянной при увеличении давления; участок С – идёт пластическая деформация, плотность увеличивается. Для повышения пластичности добавляют пластификаторы(смазки), уменьшающие трение между частицами, инструментом и частицами, её добавляют на этапе смешивания. Изостатическое прессование – порашёк помещают в эластичную оболочку (резиновая, тонколистовая Ме) и подвергают всестороннему обжатию жидкостью или газами. +равномерная плотность и детали больших размеров. Мундштучное прессование – экструдирование – порошок с пластификаторами помешается в контейнер, выдавливается из него пуансоном через отверстие в мундштуке в виде полуфабриката. Этим способом получают прутки, трубы уголки, +высокая плотность и возможность получать детали различного профиля. Прокатка – одно, двух, многослойные ленты из порошков разных Ме | 50 Спекание и дополнительная обработка заготовок. Применение порошковых материалов. Спекание – нагрев и выдержка порошковой формы при температуре ниже чем температура плавления основного компонента. Цель – обеспечить сцепление частиц, умельшить пористость, повысить прочность детали. Спеканиие бывает жидкосплавное(за счёт плавления неосновного компанента) и твёросплавное (диффузия). Дополнительная обработка: допрессовка (для придания более точных размеров, свойств и т.д.); механическая обработка (резанье и т.д.); термообработка | 51 Классификация полимеров. 1. по форме молекул: линейные, разветвлённые, пространственные. 2. по химическому составу: органические, неорганические 3. по фазовому состоянию: кристаллические, амфорные 4. по отношению к нагреву: термопласты (полимеры, полученные полимеризацией, при нагреве могут неоднократно менять форму, а при застывании затвердевают). Термореактивы (полимеры полученные поликонденсации, при нагревании приобретают разветвлённую структуру один раз) | 52 Характеристика термопластичных и термореактивных пластмасс. Примеры. В зависимости от поведения при нагреве пластмассы подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопласты – при каждом нагреве размягчаются, переходят в вязкотекучее состояние, а при охлаждении отвердевают. Термопласты: органическое стекло, полистирол, полиэтилен, полипропилен, винипласт, капрон и др. Реактопласты – при нагреве вначале размягчаются, а затем при определенной температуре переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние, поэтому они не могут повторно перерабатываться. Реактопласты: пластики на основе феноло-формальдегидной, полиэфирной и других смол. |
| 53.
Способы переработки
пластмасс в изделия.
1.Переработка пластмасс
в вязкотекучем состоянии.
Нагрев исходного сырья выше t текучести;
формование путем приложенного давления.
Принципиальным различием переработки
термопластов и реактопластов в вязкотекучем
состоянии заключается в том, что у термопластов
формующий инструмент охлаждают, а для
реактопластов нагревают. Способы: Экструзия
– продавливание расплавленного сырья
через формующий инструмент(машины-экструдеры,
машины червячного типа). Литье
под давлением – подогрев материала
-> специальным поршнем масса подается
в матрицу –> остывает –> выталкивается.
Центробежное литье – для получения
деталей имеющих форму тел вращения.
Колондирование – непрерывное продавливание
полимерного материала между вращающимися
валками (пленки, рулоны, линолеум). Прессование.
2. Переработка пластмасс
в высокоэластичном
состоянии. Таким способом перерабатывают
термопласты методом формования с целью
получения из них крупногабаритных изделий.
(Пневматическое, вакуумное формование,
штамповка). 3. Производство
деталей из жидких полимеров. Способ
основан на применении синтеза смол, находящихся
в жидком состоянии при комнатной t и отверждающихся
при этой же t при добавке отвердителя
и приложении незначительного давления.
(полиэфирные и эпоксидные смолы+стекловолокно= |
54 Компоненты сложных пластмасс. 1 Наполнители – для повышения механических свойств (ткани, волокна, порошки). 2 пластификаторы – для повышения пластичности, эластичности (стеорины и другие химические вещества). 3 отвердители - для отвержения пластмасс, образуются быстрее механическо-молекулярные связи. 4 стабилизаторы – амины, фенолы, сажа, предотвращение процесса старения. 5 красители – декоративные цели, различные пигменты | 55 Изготовление деталей и резин, состав, технология. Резины – искусственный материал на основе каучука (бутадиеновый каучук, флорбеновый каучук и другие). Получают методом поляризации исходных углеродов. Состав – 95% каучук, вулканизирующие вещества(сера), в зависимости от серы бывают мягкие и твёрдые резины; наполнители(сажа); противостарители (вазелин, парафин); пластификаторы(для придания пластичности, эластичности, морозоустойчивости); красители(различные пигменты). Технология производства резин – приготовление смеси => перерабатывание в полуфабрикаты, путём колондрования, или методом шприцевания, или формовки (пресование, литьё) => вулканизация (температура 120-150), проводится в присутствии серы | 56 Сварка и ее сущность. Сварка – технологический процесс образования неразъёмного соединения за счёт взаимодействия атомов (молекул для пластмасс) контактирующих поверхностей. Прочные атомные связи между соединяемые деталями возникают при сближением их на расстояние близкое к межатомным. Такое сближение возможно при сообщение атомам дополнительной энергии (энергии активации) путём нагрева (термической активации) или упруго-пластической деформацией (механическая активация). В первом случае, при термической активации образование связи идёт в жидкой фазе, во втором – твёрдом состоянии. Поэтому все способы сварки делят на 2 вида: сварка давлением(пластическая деформация), сварка плавлением |
| 57 Классификация видов сварки. Все способы сварки делят на 2 вида: сварка давлением(пластическая деформация), сварка плавлением. Сварка плавлением – образование сварного шва происходит за счёт местного оплавления соединяемых деталей без приложения давления. При этом расплавляются кромки свариваемых изделий(основного Ме), или присадочного Ме после кристаллизации полученной сварочной ванны образуются сварной шов, имеющий лётную структуру. Сварка давлением – сближение атомов двух кромок деталей происходит в результате их совместной упругой деформации. При этом выравниваются микронеровности, разрушаются оксидные и жировые плёнки и происходит взаимодействие чистого Ме с образованием металлической связи (кристаллическая ячейка). Сварка давлением может быть без предварительного нагрева (механическая сварка)(сварка трением, холодная сварка, сварка взрывом, ультразвуковая сварка). Так же может быть с прадварительным нагревом: размягчить или локально оплавить(термомеханическая сварка) (контактная, диффузная, газопрессовая сварка) | 58 Структура ЗОНЫ термического влияния. 6 участков на которых наблюдается изменение структуры(зёрен): 1. узкая полоса зоны сплавления основного Ме сварного шва, крупнозернистая структура; 2. Зона перегрева (температура – 1100-1500)крупнозернистая структура (крупнокристаллическая) в ней может наблюдаться закалка. 3. Зона нормализации (температура 900 – 1100) мелкозернистая структура с высокими механическими св-вами. 4. зона неполной рекристаллизации (температура 727-911) размер зерна несколько больше чем в третьей зоне, и механические св-ва ниже. 5. Зона рекристаллизации (температура 450-727) крупные зёрна с низкими механическими св-вами. 6. зона синеломкости (температура – 200-450) структура не отличается от структуры основного Ме, но ниже пластические св-ва. Важным является обеспечить равнопрочность стального шва ЗТВ и основного Ме. | 59 Виды сварных соединений. 1. соединение встык – считается более предпочтительным, т.к. более экономично и обладает более высокой работоспособностью (механические св-ва: равнопрочность). При стыковки стыковом соединении свариваемые кромки предварительно обрабатывают для устранения загрязнения поверхности (окисление, жировые плёнки и т.д.). 2. Внахлёст. 3. Тавровые. 4. Угловые. 5. Боковые | 60 Электрическая дуговая сварка: сварочная дуга и ее характеристики. Сварочная дуга – мощный электрический разряд в газах сопровождающийся выделением большого количества тепла и света. Образование дуги происходит за счёт ионизации газового промежутка, которое вызвано электронной эмиссией с катода. Для создания электрической эмиссии проводят кратковременное короткое замыкание электрода на заготовку. После отрыва электрода от изделия под воздействием электрического поля начинается электронная эмиссия. Основные эл св-ва: сила тока напряжение, длина дуги. Зависимость между напряжением и током при установившейся дуге выражается вольтамперной характеристикой, которая может быть падающей (неустойчива, поэтому почти не применяется), жёсткой, возрастающей(автоматическая сварка под флюсом и сварка в защитных газах).Зависимость между напряжением и длинной дуги выражается зависимостью U=a+b*l, где а и b – коэффициенты рода материала электрода и состава газовой среды. Тепловые св-ва – дуга состоит из 3х частей: катодная анодная и столб дуги. Температура столба дуги ~ 6-7 тыс. градусов, q=kUI = 0.24 kUI, где k – коэффициент несинусоидальность, U – напряжение дуги, I – сварочный ток. На нагревание изделия идет ~ 50% тепла дуги, 20% - потери (тепло в окружающее пространство), 30% - нагрев электрода. При сварке на постоянном токе ~ 42-43% выделяется на аноде, 36-38% - на катоде, 20-21% - в окружающую среду |
| 61 Источники питания сварочной дуги. Для ЭДС применяют постоянный и переменный ток. Источниками постоянного тока являются генераторами постоянного тока или сварочные выпрямители (германиевые, кремниевые). Стационарные или подвижные. При сварке переменным током используют сварные трансформаторы, применяются гораздо чаще, т.к. просты изготовлении, имеют небольшую массу, меньше стоимость, более высокий КПД, высокий ресурс. Требования к ИП – 1. должны обеспечивать лёгкое зажигание и устойчивое горение дуги. 2. должны ограничивать ток короткого замыкания. 3. должны быть безопасны в работе | 62 Виды контактной сварки и ее параметры. Контактная сварка - это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Преимущества контактной сварки перед другими способами: 1. Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02... 1,0 с). 2. Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха). 3. Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика.4. Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации. Наиболее широкое применение получили следующие виды контактной сварки: Стыковая – заготовки сваривают по всей плоскости их касания. Точечная – заготовки соединяют сваркой в отдельных местах, условно называемых точками. Шовная - заготовки соединяют непрерывным прочноплотным швов, состоящим из ряда точек, в котором каждая последующая точка частично перекрывает предыдущую. В отличие от точечной сварки заготовки устанавливают между вращающимися роликами (или между роликами и оправкой), на которые действует усилие механизма сжатия и к которым подведен электрический ток. Толщина каждой из заготовок обычно не превышает 3 мм |