- •Цель, задачи и содержание дисциплины. Значение в технологической подготовке инженеров.
- •Виды современных конструкционных материалов.
- •Методы получения заготовок и их обработки
- •Технологические свойства конструкционных материалов.
- •Пути повышения качества и эффективности использования конструкционных материалов.
- •Основы металлургии. Производство чугуна в домнах. Продукция доменного производства и области ее применения.
- •Основы производства стали. Особенности процесса. Влияние процесса плавки на качество и свойства стали.
- •Производство стали в конверторах.
- •Производство стали в мартеновских печах.
- •Производство стали в электропечах.
- •Раскисление стали.
- •Способы разливки стали.
- •Строение и дефекты слитка кипящей стали.
- •Строение и дефекты слитка спокойной стали.
- •Ликвация. Химические неоднородности в стали.
- •Производство меди.
- •Производство титана.
- •Основы технологии литейного производства. Общая характеристика. Литейные сплавы и их свойства.
- •Ручная и машинная формовка. Формовочные и стержневые смеси.
- •Заливка литейных форм. Выбивка отливок. Очистка и обрубка отливок.
- •Специальные способы литья.
- •Литье по выплавляемым моделям.
- •Литье в оболочковые формы.
- •Центробежное литье. Получение труб литьем.
- •Литье в металлические формы.
- •Электрошлаковое литье.
- •Обработка металлов давлением. Упругая и пластическая деформация. Горячая и холодная обработка металлов давлением.
- •Прокатка. Сущность процесса. Продукция прокатного производства.
- •Прессование. Технологические процессы прессования.
- •Волочение. Понятие о технологическом процессе волочения.
- •Ковка. Сущность процесса и основные операции ковки.
- •Листовая штамповка.
- •Объемная штамповка.
- •Сущность процесса сварки, условия образования межатомных и межмолекулярных связей при сварке.
- •Классификация способов сварки. Строение и структурно-фазовые превращения при сварке.
- •Классификация способов сварки по состоянию металла в зоне соединения
- •Сварочная дуга, строение и условия устойчивости горения.
- •Сварочные материалы. Сварочная проволока. Электроды для ручной дуговой сварки, виды покрытий, типы и марки.
- •Источники питания сварочной дуги. Классификация и требования к источникам питания.
- •Технологические возможности способов электрической сварки плавлением. Ручная дуговая сварка. Области применения.
- •Полуавтоматическая дуговая сварка. Область применения.
- •Автоматическая дуговая сварка под флюсом. Область применения.
- •Анодно-механическая обработка заготовок.
- •Электрохимическая обработка заготовок.
- •Ультразвуковая обработка заготовок.
- •Способы нанесения покрытий.
- •Основные виды покрытий. Износостойкие и антикоррозионные покрытия.
- •Современные неметаллические конструкционные материалы. Разновидности и области применения.
- •Пластмассы. Классификация и область применения.
- •Способы изготовления изделий из термопластов. Экструзия, литье и штамповка.
- •Способы изготовления изделий из реактопластов. Формообразование, горячее прессование, методы литья, обработка в твердом состоянии, сварка и склеивание.
- •Порошковая металлургия. Сущность процесса получения деталей. Область применения.
Способы изготовления изделий из реактопластов. Формообразование, горячее прессование, методы литья, обработка в твердом состоянии, сварка и склеивание.
Изготовление изделий из реактопластов литьем под давлением осуществляется несколькими способами. Рассмотрим основные из них. Подача порции перерабатываемого материала 1 для одного цикла литья под давлением производится через загрузочное окно 2 в материальном цилиндре 3 (стадия а). Под действием значительного усилия плунжера 4 (давление на
материал достигает 160 МПа, или 1600 кгс/см2) материал сжимается и быстро нагревается, переходя в пластично-вязкое состояние (стадия б). Затем масса впрыскивается под давлением через литниковый канал 5 в закрытую форму 6, где она, заполняя полость формы, принимает конфигурацию изделия и отверждается (стадия в). После некоторой выдержки под давлением плунжер 4 отходит назад, отрывая литник 7 от изделия (стадия г). Потом открывается форма 6, выталкивается изделие 8 и удаляется литник 7 с плунжера 4 — соответственно с помощью выталкивателей 9 и толкателя 10, который перемещается в специальном отверстии материального цилиндра 3 (стадия д).
О писанный процесс осуществляется на реактопластавтоматах; он выгоден для изготовления мелких изделий (массой до 20 г), к которым предъявляются повышенные требования по точности размеров. Так можно перерабатывать и плохо сыпучие материалы, дозируемые с помощью автоматических весов. На -рис. 2 показан способ литья под давлением реактопластов с использованием червячной пластикации. Цилиндр пластикации / является одновременно материальным цилиндром, а червяк 2 выполняет при этом и функции впрыскивающего плунжера. В цилиндре 1материал захватывается из бункера 3 вращающимся черняком 2 и перемещается по винтовому каналу вдоль цилиндра к соплу 4. Материал попадает в цилиндр в виде твердых холодных порошкообразных частиц и гранул. Эти частицы при прохождении по винтовому
каналу уплотняются, перемешиваются и равномерно прогреваются. Пластикация материала в цилиндре происходит не только за счет нагревания от внешних источников тепла, но и благодаря сдвиговым усилиям в канале червяка, что следует учитывать при установлении теплового режима в цилиндре пластикации. Температура, заданная по зонам цилиндра, должна поддерживаться с большой точностью. Это требование вызывается особенностями свойств реактопластов. В случае повышения заданной температуры реактопласт может преждевременно отверждаться в цилиндре 1 или в сопле 4, и тогда впрыск материала в форму 5 будет невозможен. Если же температура в цилиндре будет ниже заданной, реактопласт не расплавится и впрыск его в форму будет также невозможен (то же характерно и для термопластов).
Порошковая металлургия. Сущность процесса получения деталей. Область применения.
Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их композиций с неметаллическими порошками). В общем виде технологический процесс порошковой металлургии состоит из четырех основных этапов: (1) производство порошков, (2) смешивание порошков, (3) уплотнение (прессование, брикетирование), (4) спекание. Применяется как экономически выгодная замена механической обработки при массовом производстве. Технология позволяет получить высокоточные изделия. Также применяется для достижения особых свойств или заданных характеристик, которые невозможно получить каким-либо другим методом. Порошковая металлургия должна рассматриваться в качестве возможного метода производства любой детали, при подходящей геометрии и большом объеме производства.
Сущность порошковой металлургии заключается в производстве порошков и изготовлении из них изделий, покрытий или материалов многофункционального назначения по безотходной технологии. Порошки получают из металлического и неметаллического сырья, а также вторичного сырья машиностроительного и металлургического производства. Технологический процесс производства и обработки изделий и материалов методами порошковой металлургии включает получение порошков, их формование в заготовки, спекание (температурную обработку) и при необходимости окончательную обработку (доводку, калибровку, уплотняющее обжатие, термообработку). Способы производства порошков подразделяют на механические (без изменения химического состава исходных материалов), физико-химические и комбинированные. Механический метод подразумевает механическое измельчение компактных материалов, осуществляющееся путём дробления, размола или истирания в специальных агрегатах-мельницах (вихревых, планетарных, центробежных, шаровых, вибрационных, вращающихся и т.д.). Физико-химические методы получения металлических порошков. Соединения галогениды металлов, которые восстанавливаются либо водородом, либо активными металлами (натрий и магний). Механизм восстановления большинства твердых соединений газообразными восстановителями основывается на адсорбционно-автокаталитической теории. Восстановители, используемые при восстановлении порошков. Восстановителями служат газы (водород, оксид углерода, диссоциированный аммиак, природный конвертируемый, водяной, коксовый или доменный газы), твердый углерод (кокс, древесный уголь, сажа) и металлы. Выбор восстановителя зависит не только от термодинамических оценок, но и от летучести, которая должна быть минимальной, так как иначе процесс нужно вести при повышенном давлении за счет аргона или других инертных газов. Железный порошок - основа многотоннажной ПМ. Существуют методы получение порошков из FeCl 2. Восстановленный водородом железный порошок имеет высокую чистоту и стоимость. Восстановление оксидом углерода проводится при температурах выше 1000 °С на основе адсорбционно - каталитического механизма. Восстановление твердым углеродом происходит при 900-1000°С. Содовый метод применяется для получения порошка повышенной чистоты. В шихту добавляют 10 - 20% соды, с которой при восстановлении взаимодействуют примеси, образуя растворимые в воде натриевые алюминаты. Комбинированный процесс включает в себя восстановление магнием, а после отмывки - кальцием, расход которого снижается в два раза. Восстановление гидридом кальция получают порошок титана и его гидрида. Восстановление хлорида титана натрием. Хлорид титана получают хлорированием концентрата руд, очисткой и фракционной дистилляцией. Восстановление хлорида титана магнием наиболее экономичный способ. Реакция происходит при 800 - 900°С. Стальной герметичный аппарат заполняют слитками магния, откачивают воздух, заполняют аргоном, плавят магний, сверху подают лимитированное количество хлорида титана, чтобы не было перегрева. Восстановление из растворов, газообразных соединений и в плазме. Из растворов соединений Ni, Си, Со металлы вытесняют водородом в автоклавах. Сдвигать потенциал водорода в отрицательную сторону можно, повышая рН или увеличивая давление водорода. Эффективнее изменять рН, повышение, которого на единицу эквивалентно изменению давления водорода в 100 раз. Термические расчеты показывают, указанные металлы можно осадить уже при 25°С и 0,1МПа.Восстановление газообразных соединений водородом осуществляется в кипящем слое из галогенидов вольфрама, рения, молибдена, ниобия и титана. Получение высокодисперсных порошков в плазме перспективно для металлов, карбидов, нитридов и др. Восстановители - водород или продукты плазменной конверсии с высокой температурой и без окислителей. Оксид никеля восстанавливают в струе Аг – Н2 или Аг - СО, причем содержание водорода близко к стехиометрическому, а теплообмен и плазмообразование происходят за счет аргона. Реакция лимитируется диссоциацией NiO, полное его восстановление достигается при 7000°С. Физико-химические основы получения порошков электролизом. Процесс представляет собой своеобразное восстановление: передача электронов к металлу с одновременной перестройкой структуры происходит не с помощью восстановителей, а за счет электрической энергии. Способ универсален, обеспечивает высокую чистоту порошков. Электролиз - один из самых сложных физико-химических процессов производства порошков. Процесс заключается в разложении водных растворов соединений выделяемого материала. Наличие хлора или фтора на аноде заставляет принимать меры по предотвращению его взаимодействия с электролитом и порошком. Электролит от порошков отделяется отгонкой нагреванием или центрифугированием и отмывкой. Электролиз водных растворов. Способ для получения порошков меди, серебра, железа, никеля, кобальта, олова и др. Никель, цинк, кобальт образуют равномерные плотные мелкозернистые осадки независимо от природы электролита. Серебро или кадмий растут в виде отдельно сильно разветвляющихся кристаллов при электролизе простых солей, из раствора цианистых солей они выделяются в виде ровного гладкого слоя. Получение медного, никелевого, железного порошка. Медный порошок получают из раствора сернокислой меди, он имеет высокую чистоту и регулируемую дисперсность. Никелевый порошок получают электролизом аммиачных растворов хлорно - кислого никеля. Особенности получения железного порошка связаны с тем, что в ряду напряжений железо располагается левее водорода, поэтому последний выделяется вместе с водородом, ухудшая выход по току и качества порошка.