20.6. Плазменно-дуговая сварка

При сварке металл до расплавленного состояния доводится плазмой. Источником плазмы может быть электрическая дуга. Ионизация газа осуществляется при его пропускании через дугу, горящую между двумя неплавящимися электродами.

20.7. Диффузная сварка

Свариваемые детали нагреваются токами высокой частоты в вакууме до температуры ниже пластического состояния с одновременным приложением сдавливающего усилия. Соединение свариваемых поверхностей происходит за счет взаимной диффузии атомов свариваемых деталей. Возможны также соединения как сталь-алюминий, металл- керамика, сталь- стекло, титан-медь и др.

21. Неорганическое стекло

21.1 Свойства и получение

Стекло рассматривается как особый вид твердого раствора. Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. В процессе охлаждения стекла и переходе из жидкого состояния в твердое, беспорядочная структура, свойственная жидкому состоянию как бы замораживается. Стеклообразующий каркас стекла представляет собой неправильную пространственную сетку, образованную кремнийкислородными тетраэдрами . При частичном замещении Si в тетраэдрах на Al и B образуется сетка алюмосиликатного или боросиликатного стекла.

В зависимости от химической природы стеклообразующего вещества стекла подразделяются на силикатные , алюмосиликатные, боросиликатные, алюмобосиликатные.

По содержанию модификаторов стекла бывают: щелочные (содержат ), бесщелочные и кварцевые.

По назначению делятся на:

1) технические (оптические, светотехнические, электротехнические, химико-лабораторные, приборные, трубные);

2) строительные (оконные, витринные, армированные, стеклоблоки и др.);

3) бытовые (стеклотара, посуда, бытовые зеркала и т.д.).

Технические стекла относятся к алюмоборосиликатной группе и отличаются разнообразием входящих окислителей.

Важнейшими свойствами стекол являются: светопрозрачность, отражение, рассеяние, поглощение и преломление света. Обычное неокрашенное листовое стекло пропускает до 90%, отражает 8% и поглощает 2% видимого и частично инфракрасного света; ультрафиолетовое излучение поглощается практически полностью. Кварцевое стекло является прозрачным для ультрафиолетового излучения. Стекло с большим содержанием поглощает рентгеновское излучение.

Термостойкость стекла характеризует его долговечность в условиях разных изменений температуры. Она определяется разностью температур, которую стекло может выдержать без разрушения при резком охлаждении. Термостойкость стекла вычисляется по формуле Г.М.Бартенева:

К,

где - разность температур, С, К – коэффициент (при охлаждении всего изделия К=1),-предел прочности при изгибе,- коэффициент Пуассона,- температурный коэффициент линейного расширения, Е - модуль упругости материала.

Для повышения прочности стекло может быть подвергнуто термической обработке. Закалка заключается в нагреве стекла до определенной температуры и последующим быстром и равномерном охлаждении в потоке воздуха или в масле. При этом статическая прочность увеличивается в 3-6 раз. Ударная вязкость в 5-7 раз.

Термохимическое упрочнение основано на глубоком изменении структуры стекла и свойств его поверхности. Стекло подвергается закалке в подогретых кремнийорганических жидкостях, в результате чего на поверхности образуется полимерная пленка, этим достигается дополнительное упрочнение. Повышение прочности и термостойкости можно получить травлением закаленного стекла плавиковой кислотой, в результате чего удаляются поверхностные дефекты, являющиеся концентраторами напряжений.

Применение технических стекол. Для остекления транспортных средств используют преимущественно триплексы, термоплан и закаленные стекла. Оптические стекла, применяемые в оптических приборах и инструментах, подразделяются на кроны, отличающиеся малым преломлением, и флинты – с высоким содержанием оксида свинца и большими значеньями коэффициента преломления. Тяжелые флинты не пропускают рентгеновское и излучение.

Стекла, содержащие оксиды железа и ванадия, поглощают около 70% инфракрасного излучения в интервалах длин волн 0,7-3 мкм. Они применяются для остекления помещений в регионах с жарким климатом, а также для остекления кабин и помещений где находятся пульты управления мартеновскими и дуговыми печами, прокатных станов и подъемных кранов в литейных цехах.

Кварцевое стекло вследствие высокой термической и химической стойкости применяют для изготовления тиглей, лабораторной посуды. трубопроводов и т.д.

Электропроводящие (полупроводниковые) стекла: халькогенидные и оксидные ванадиевые, находят применение в качестве термисторов и фотосопротивлений.

Стекло и изделия из него.

Строительное стекло бывает; листовое – оконное и витринное (полированное и неполированное), армированное, узорчатое, свето- и теплозащитное с электрообогревательной поверхностью; конструктивно-строительные элементы из стекла (черепица, стеклопакеты и др.) архитектурно-художественное стекло – мозаика, облицовочная плитка, смальта и др.; тепло- и звукоизоляционное стекло – пеностекло, стекловолокнистые изделия; стекло для сантехизделий, отопительные устройства, сантехизделия; детали для мебели, осветительной аппаратуры и др.

Сырье для производства строительного стекла.

Состоит из главных (стеклообразующих) и вспомогательных материалов. Главные материалы: кварцевый песок, глинозем, сода, сульфат натрия, мел, доломит, известняк и др. Они при сплавлении образуют стекломассу, состоящую из: -кремнезем,- глинозем. Температура плавления-1713 С,- 2050 С. Для введения СаО применяют главным образом известняк и мел. СаО обеспечивает требуемую вязкость стекла.(щелочи) снижают температуру варки стекла. Вспомогательные вещества обеспечивают стеклу: цветность, обесцвечиваемость, глушители (для придания стеклу способности рассеивать световые лучи), осветители (для удаления пузырьков воздуха).

Технологический процесс производства стеклянных изделий состоит из следующих основных этапов:

1. подготовка сырьевых материалов и приготовление шихты;

2. варка стекла;

3. формование изделия;

4. отжиг (медленное охлаждение).

Сырье поступает на завод в виде кусков, которые предварительно дробят, сушат, тонко измельчают, просеивают через сито с размером отверстий 0,70,8 мм. Затем перемешивают компоненты и получают шихту.

Шихту нагревают до расплавления и превращают в стекломассу, которая очищается от пузырьков, усредняется и затем охлаждается. При этом доводится до пластического состояния, что позволяет формовать различные изделия.

Температура плавления - 1500 С. Плавят стекло в ванных печах горелками непрерывного действия. Бассейн огромный; l30м, b=6м, h=1,21,5 м, V=2500. Суточная производительность 350т.

Охлаждение должно быть медленным, чтобы не возникали внутренние напряжения.