- •Оглавление.
- •Раздел I введение в технологию
- •Глава 1
- •Основные понятия и определения
- •§ 1.1. Предмет и содержание курса технологии отраслей промышленности
- •§ 1.2. Связь технологии с экономикой
- •§ 1.3. Понятие о технологических процессах: принципы их классификации
- •§ 1.4. Материальные и энергетические (тепловые) балансы
- •§ 1.5. Понятие о себестоимости и качестве промышленной продукции
- •§ 1.6. Общие положения по технике безопасности и охране труда на промышленных предприятиях
- •Глава 2 сырье, вода и энергия в промышленности § 2.1. Сырье в промышленности
- •Минеральное сырье
- •Растительное и животное сырье
- •Обогащение сырья
- •Комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов
- •§ 2.2. Вода в промышленности
- •Промышленная водоподготовка
- •Промышленные сточные воды и их очистка
- •§ 2.3. Роль энергии в технологических процессах
- •Рациональное использование энергии
- •Глава 3 научно-техническая революция и научно-технический прогресс в промышленности § 3.1. Сущность, значение и основные направления научно-технического прогресса
- •§ 3.2. Нтр и технология
- •§ 3.3. Химизация народного хозяйства - важное направление нтп
- •§ 3.4. Нтп в области промышленных материалов
- •§ 3.5. Нтп в области орудий труда. Механизация, автоматизация и роботизация производства
- •§ 3.6. Применение вычислительной техники и асу в технологии
- •§ 3.7. Экологические проблемы нтп
- •Раздел II
- •§ 4.2. Основные закономерности, определения и классификация химических процессов
- •§ 4.3. Понятие о скорости и равновесии химических процессов
- •§ 4.4. Выход продукции в химико-технологических процессах
- •§ 4.5. Общие принципы интенсификации химико-технологических процессов
- •Перспективы развития и совершенствования химико-технологических процессов
- •Глава 5. Высокотемпературные процессы § 5.1. Сущность и значение высокотемпературных процессов
- •Влияние температуры на процессы, идущие в кинетической области
- •Влияние температуры на скорость процессов в диффузионной области
- •Условия, ограничивающие применение высоких температур
- •Типовое оборудование
- •§ 5.2. Тенденции совершенствования высокотемпературных процессов
- •§ 5.3. Высокотемпературные процессы в металлургии
- •Высокотемпературные процессы черных металлов в производстве
- •§ 5.4. Высокотемпературные процессы в производстве строительных материалов
- •§ 5.5. Высокотемпературная переработка топлива
- •Термические процессы переработки нефти и нефтяных фракций
- •§ 5.6. Высокотемпературные процессы в химической промышленности
- •Глава 6 электрохимические процессы § 6.1. Значение и сущность электрохимических процессов
- •Основные закономерности электрохимических процессов
- •§ 6.2. Электролиз водных растворов Электрохимическое производство хлора и едкого натра (каустической соды)
- •Электролиз воды
- •Электрохимическое производство продуктов окисления
- •§ 6.3. Гидроэлектрометаллургия
- •§ 6.4. Электролиз расплавленных сред
- •Свойства расплавленных электролитов
- •Глава 7 каталитические процессы § 7.1. Роль каталитических процессов, основные закономерности и определения
- •§ 7.2. Применение каталитических процессов в промышленности
- •§ 7.3. Производство аммиака
- •§ 7.4. Каталитические процессы нефтепереработки
- •Глава 8 процессы, идущие под повышенным или пониженным давлением § 8.1. Роль давления в технологии
- •§ 8.2. Давление как фактор интенсификации газообразных процессов
- •§ 8.3. Роль давления в жидкофазных и твердофазных процессах
- •Глава 9 биохимические процессы § 9.1. Основные понятия и определения
- •§ 9.2. Применение биотехнологических процессов в промышленности
- •Глава 10 фотохимические процессы
- •Глава 11 радиационно-химические процессы
- •Глава 12 плазмохимические процессы § 12.1. Общие понятия и определения
- •§ 12.2. Виды плазмохимических процессов
- •Глава 13 общие сведения о физических процессах химической технологии § 13.1. Значение физических процессов и их классификация
- •§ 13.2. Виды физических процессов Физико-механические процессы
- •Массообменные процессы
- •Раздел III
- •§ 14.2. Кислоты, щелочи Неорганические кислоты
- •§ 14.3. Минеральные удобрения
- •§ 14.4. Полимеры Общие сведения о полимерах, их строении, свойствах и способах получения
- •Пластмассы, их свойства, значение и применение в народном хозяйстве
- •Химические волокна и их применение в народном хозяйстве
- •Каучуки и резина
- •§ 14.5. Нефтепродукты
- •Глава 15 строительные материалы § 15.1. Общие сведения
- •§ 15.2. Основные виды строительных материалов Природные (естественные) материалы, применяемые в строительстве
- •Керамические материалы
- •Огнеупорные материалы
- •Минеральные вяжущие
- •Бетон, железобетон и строительные растворы
- •Силикатные (автоклавные) материалы
- •Асбестоцементные материалы
- •Стекло и изделия на его основе
- •Теплоизоляционные материалы
- •Глава 16 металлы и сплавы § 16.1. Общие сведения
- •§ 16.2. Методы определения качества металла (сплава)
- •§ 16.3. Термическая и химико-термическая обработка
- •§ 16.4. Черные металлы и сплавы
- •Материалы со специальными свойствами (стали, сплавы)
- •Магнитные материалы
- •Инструментальные материалы
- •§ 16.5. Цветные металлы и их сплавы
- •§ 16.6. Коррозия металлов
- •Классификация коррозионных процессов
- •Электрохимическая коррозия металлов
- •§ 16.7. Защита металлов от коррозии Защита металлов от химической коррозии
- •Экономия на 1 т листа
- •Защита металлов от электрохимической коррозии
- •Технико-экономические показатели и выбор методов защиты
- •Раздел IV
- •Типы производств
- •Типизация технологических процессов
- •Технологичность конструкций изделий
- •Качество изделий
- •Понятие о точности обработки
- •Основные методы и средства контроля качества изделий
- •Шероховатость поверхности
- •Выбор заготовок
- •§ 17.2. Экономическая оценка технологического процесса
- •Глава 18
- •Литье в песчано-глинистые формы
- •Специальные способы литья
- •§ 18.2. Основы технологии производства заготовок методами пластической деформации
- •Формообразование заготовок, изделий из пластмасс и резины методами пластической деформации
- •Формообразование деталей методами порошковой металлургии
- •§ 18.3. Изготовление неразъемных соединений Понятие о неразъемных соединениях. Виды неразъемных соединений
- •Сущность процессов сварки материалов и их классификация
- •Сварка плавлением
- •Огневая резка материалов
- •Сварка давлением
- •Контроль качества сварных соединений
- •Клеевая технология
- •§ 18.4. Обработка конструкционных материалов резанием
- •Обработка на станках-автоматах и полуавтоматах
- •Чистовая обработка наружных поверхностей тел вращения
- •Обработка внутренних поверхностей тел вращения.
- •Обработка плоских поверхностей
- •Обработка фасонных поверхностей
- •Методы изготовления деталей зубчатых зацеплений
- •Обработка резанием неметаллических материалов
- •Обработка заготовок на агрегатных станках
- •§ 18.5. Электрофизические методы обработки
- •Применение ультразвука в промышленности
- •Плазменная обработка материалов
- •Лазерная обработка
- •Глава 19 основные технологические процессы электроники и микроэлектроники § 19.1. Технология изготовления интегральных микросхем
- •Фотолитография в микроэлектронике
- •Нанесение тонких пленок в вакууме
- •Осаждение из газовой фазы
- •§ 19.2. Технология изготовления печатных плат
- •Технологические процессы изготовления пп
- •Субстрактивные методы изготовления печатных плат
- •Технология изготовления многослойных печатных плат
- •Аддитивные методы изготовления печатных плат
- •Печатные платы с многопроводным монтажом
- •Глава 20 технология сборочных процессов § 20.1. Понятие о технологическом процессе сборки и его организационных формах
- •§ 20.2. Контроль и испытание готовых изделий
- •Глава 21 основы технологии строительного производства § 21.1. Роль капитального строительства в развитии народного хозяйства ссср
- •§ 21.2. Строительные работы
- •§ 21.3. Основные направления совершенствования строительства
- •Глава 22 оптимизация технологических процессов § 22.1. Общая постановка задач оптимизации технологических процессов
- •§ 22.2. Методы оптимизации технологических процессов
- •Регрессионный и корреляционный методы анализа при оптимизации технологических процессов
- •Методы планирования эксперимента для оптимизации технологических процессов
Материалы со специальными свойствами (стали, сплавы)
В связи с быстрым развитием приборостроения, электротехнической и электронной промышленности особую роль стали играть прецизионные сплавы, обладающие различными физическими и физико-механическими свойствами, качество которых зависит от точности химического состава, степени очистки сплава от включений и вредных примесей, структурного состояния и технологии получения. Преобладающее большинство прецизионных сплавов получают на основе следующих металлов: железа, кобальта, меди, никеля и ниобия.
Прецизионные сплавы можно разделить на три основные группы:
1. Сплавы, не изменяющие существенно своих физических и механических свойств при изменении внешних условий (механических нагрузок, вибрации, температурных, электрических и магнитных факторов). К ним относятся манганин, константан, инвар, магнитно-мягкий перминвар и др.
2. Сплавы, резко изменяющие свои свойства при воздействии на них внешних факторов: пермаллои, магнито-стрикционные материалы, пружинные сплавы и др.
3. Сплавы с заданными физико-механическими свойствами и различными их сочетаниями (например, ковар, платинит, сплавы, обладающие сверхпроводимостью и др.).
Прецизионные сплавы поставляются в виде проволоки, прутков, тонкой ленты, листов.
Магнитные материалы
Широкое применение находят магнитные материалы, которые можно подразделить на две группы: магнитно-мягкие и магнитно-твердые.
К магнитно-мягким материалам относят материалы, обладающие высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на перемагничивание.
Главным признаком магнитно-мягкого материала является его способность перемагничиваться или намагничиваться до насыщения при воздействии слабых магнитных полей.
Такие материалы используются для изготовления магнитных сердечников — магнитопроводов трансформаторов, электродвигателей, измерительных приборов, экранов и т. п. В зависимости от назначения выбирается материал, имеющий соответствующую магнитную характеристику.
Магнитно-мягкие материалы обладают высоким магнитострикционным эффектом, что позволяет использовать их для преобразователей электромагнитной энергии в механическую, при создании датчиков давления и др. Наибольшее применение получили бинарные и легированные сплавы на основе железа. В частности, для изготовления сердечников силовых трансформаторов применяют текстурованную (реже горячекатаную) сталь. Лучшими являются холоднокатаные стали Э43, ЭЗЗО, ЭЗЗОА, Э11 и др., поставляемые в рулонах и листах толщиной 0,2—1 мм, которые в основном используются для ленточных сердечников.
В процессе хранения, производства и эксплуатации электротехнические стали понижают свои магнитные свойства. С целью получения стабильных свойств сталей следует вводить в технологию получения изделий из таких материалов операции старения при температуре 120-150°С в течение до 120 ч.
Сердечники низкочастотных трансформаторов, реле, дросселей, дефектоскопов, а также головки аппаратуры магнитной записи выполняются из магнитно-мягких сплавов на железоникелевой (пермаллоев, содержащих 45 — 80% никеля) или железокобальтовой основе (например, пермендюров, содержащих от 30 до 50 % кобальта). В отдельных марках пермаллоев содержится хром, молибден и кобальт (например, пермаллои 34НКМП и 50НП имеют от 28,5 до 30% кобальта).
Согласно существующему в СССР стандарту имеется девять марок пермаллоев, разделенных на четыре группы:
I. 45H, 50Н — простые низконикелевые пермаллои;
II. 50НП, 65НП, 34НКМП - сплавы с кристаллографической или магнитной текстурой и прямоугольной петлей гистерезиса;
III. 50HXC — низконикелевый пермаллой, легированный хромом и кремнием;
IV. 79НМ, 80НХС, 76НХД - высоконикелевые пермаллои, легированные молибденом, хромом, кремнием и медью.
По сравнению с пермаллоями пермендюр отличается более высокой индукцией насыщения и обратимой проницаемостью.
Высокостабильные сердечники приборов, применяемые исключительно в малых и средних электромагнитных полях, изготовляют из перминваров, обеспечивающих минимальное искажение преобразуемого сигнала. Типичным является перминвар с химическим составом: 45% никеля, 30% железа, 25% кобальта.
Высокочастотные сердечники некоторых катушек индуктивности выполняют из магнитодиэлектриков, основой которых являются тонкие ферромагнитные порошки (альсифер, молибденовый пермаллой, карбонильное железо). Смесь магнитодиэлектрических порошков состоит из двух фаз — ферромагнитной и диэлектрической, включающих один или несколько компонентов. Диэлектрическая фаза является связующей массой ферромагнитных частиц и изолирующей оболочкой, предотвращающей их касание. Подобная структура магнитодиэлектрика уменьшает потери на вихревые токи внутри сердечника.
Ферриты. Все химические соединения оксида железа и оксидов других металлов получили общее наименование ферритов, многие из которых представляют собой магнитно-мягкие материалы. Ферриты широко используются в различных конструкциях приборов.
К положительным качествам ферритов относится соединение в них свойств ферромагнетиков, диэлектриков и полупроводников.
Сердечники из ферритов получают из пресс-порошков, т. е. шихты из исходных оксидов металлов с введенным пластификатором, в качестве которого можно применять декстрин, соль альгиновой кислоты, воскопо-добные вещества, галовакс (хлорированный нафталин) и др.
Отформованные сердечники спекаются при температуре 900—1500 °С в инертной среде, что обеспечивает лучшее качество материала (более плотную структуру и т. д.).
Следует учитывать, что производство ферритовых сердечников требует тщательного контроля всех технологических факторов, так как даже при неизменных оборудовании, режимах, сырье изготовленные партии изделий могут иметь различные физико-механические параметры.
Магнитно-твердые материалы классифицируют по восьми группам. Наибольшее применение получили литые и деформируемые сплавы, ферриты бария и порошковые (металлокерамические) материалы.
За последние 15 — 20 лет разработка высококоэрцитивных материалов получила новое направление на основе редкоземельных металлов и кобальта.
Магнитно-твердые металлы — ферромагнитные материалы, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно сильных магнитных полях. Обладая высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной индукции и магнитной энергии, они остаются после намагничивания постоянными магнитами.
Литые сплавы на основе железо — никель — алюминий, а также железо — кобальт — алюминий (отечественные — типа ЮНДК24, зарубежные — алии, альнико и др.) применяют для изготовления постоянных магнитов электроизмерительных, радиотехнических и других приборов. Имея высокую твердость, они подвергаются механической обработке только абразивными инструментами.
Деформируемые магнитно-твердые сплавы выпускаются промышленностью с различными свойствами. Наибольшее применение они имеют, как и литые сплавы, для изготовления постоянных магнитов. Кроме того, они используются как материалы для носителей магнитной записи и роторов гистерезисных двигателей.
Деформируемый сплав изотропен, в нем отсутствует кристаллическая текстура, имеет более высокие механические свойства (по сравнению с литым того же химического состава), обладает повышенной устойчивостью к климатическим, ударным и вибрационным воздействиям. Деформируемый сплав ЮНДК24 выпускается по 4ТМУ/ЦНИИЧМ 1499 — 70 в виде листов горячей прокатки, из которых можно получать заготовки магнитов горячей штамповкой и вырубкой.
Для гистерезисных двигателей применяют материал, работающий не на предельных циклах, т. е. намагничивание и перемагничивание его происходят в процессе пуска двигателя. Оптимальными свойствами для этих целей обладают сплавы типа викаллой. Наибольшее распространение для изготовления роторов гистерезисных двигателей получил викаллой марки 52КФ«В».
Диапазон магнитных свойств викаллоя очень широк. Изменяя температуру его термообработки, можно получить материал с магнитными свойствами, оптимальными для работы двигателя в намагничивающем поле примерно от 4 до 40 кА/м.
В СССР выпускаются также горячекатаные листы деформируемых сплавов на основе железо — никель — алюминий - ниобий (марок 20НЮ, 22НЮ, 25НЮ).
К магнитно-твердым материалам на основе благородных металлов относятся сплавы платины с железом (78% платины), платины с кобальтом (сплав ПЛК-78) и серебра с алюминием и марганцем. Их применение ограничено из-за высокой стоимости.
С развитием пленочных магнитных элементов микроэлектроники возникло новое направление в разработке материалов, основанное на использовании для запоминания одиночных магнитных доменов. Типичными представителями таких материалов являются ортоферриты — KFeO3, где jR — один из редкоземельных металлов (например, иттрий) или несколько таких элементов.