Механическая обработка металлов резанием

Рассмотренные выше способы получения деталей лить­ем и давлением, как правило, не дают необходимой точнос­ти размеров и чистоты поверхности изделий. Поэтому окон­чательная обработка производится резанием, которое зак­лючается в снятии с поверхности полученных заготовок определенного слоя металла-припуска, оставляемого спе­циально для этой цели.

В результате обработки резанием обеспечиваются задан­ные чертежами форма, размеры, точность и качество по­верхности деталей. В настоящее время трудоемкость обра­ботки на металлорежущих станках составляет 30—40% об­щей трудоемкости машин и приборов. Это объясняется тем, что современное машиностроение предъявляет высокие тре­бования к точности и состоянию поверхностей деталей ма­шин, которые обеспечиваются в основном механической об­работкой.

Понятие о процессе резания металлов

Удаление припуска производится различными режущи­ми инструментами. Несмотря на большое многообразие ре­жущих инструментов, в их конструкции много общего. Обычно режущий инструмент работает как заостренный клин. Под действием приложенной силы Р острие клина вдавливается в обрабатываемый материал (рис. 22).

При этом передняя поверхность клина сжимает слой обрабатываемого металла, и на небольшом участке он на­чинает деформироваться. В момент, когда напряжение в металле превзойдет силу сцепления его частиц, происходит сдвиг и отрыв их от основного металла в виде так на­зываемых элементов стружки. Перемещая инструмент по обрабатываемой поверхности, осуществляют процесс по­следовательного скалывания отдельных кусочков металла.

Рис. 22. Схема обработки резанием

В машиностроении основным видом обработки является станочная обработка, которую выполняют на металлоре­жущих станках. Чтобы обработать ту или иную поверхность и получить деталь заданной формы, необходимо закрепить заготовку и инструмент и перемещать их в процессе обра­ботки относительно друг друга. Для этого должны осуще­ствляться два движения:

1. главное движение резания, при котором лезвие инст­румента, врезаясь в материал, отделяет от него стружку;

2. движение подачи, необходимое для подвода под лез­вие новых слоев металла;

Эти движения могут быть вращательными и поступа­тельными и сообщаться как обрабатываемому изделию, так и режущему инструменту

При точении главное движение сообщается обрабаты­ваемому изделию, вращающемуся вокруг своей оси. Дви­жение подачи сообщает инструмент, который перемещает­ся поступательно относительно обрабатываемой поверхнос­ти. При фрезеровании главное движение (вращательное) сообщается инструменту, а поступательное движение по­дачи — обрабатываемому изделию. При сверлении заго­товка обычно неподвижна, а сверло совершает сразу два движения: главное (вращательное) и поступательное (по­дача). При шлифовании главное движенце совершает

инструмент, а движение подачи может сообщаться как заготовке, так и инструменту.

Переработка нефти

Перегонка представляет собой процесс разделения неф­ти как сложной жидкости на отдельные фракции (части). В основе такого процесса лежит метод раздельной конден­сации паров веществ, составляющих нефть. Обычно пере­гонка производится в две стадии. Вначале из нефти под атмосферным давлением выделяют моторное топливо, по­лучая в остатке мазут, а затем под вакуумом мазут перера­батывают.

Перегонка нефти производится на атмосферных или атмосферно-вакуумных установках, состоящих их трубчатой печи 1, ректификационной колонны 2, теплообменников 3, насосов и других аппаратов (рис. 29).

Трубчатая печь 1 — это устройство, внутри которого помещена система стальных труб, обогреваемых теплом сжигаемого горючего газа или мазута. Ректификационная колонна 2 представляет собой вертикальный стальной ци­линдр высотой до 40 м разделенный внутри горизонталь­ными перегородками (барботажными тарелками) на отде­ления.

Пройдя ряд теплообменников, нефть попадает в змее­вики трубчатой печи, где нагревается до 320 °С. При этом наиболее легкие углеводороды нефти закипают, переходя в газообразное состояние. Смесь жидкости и паров попадает в нижнюю часть ректификационной колонны и здесь раз­деляется. Пары устремляются вверх, проходя через отвер­стия в тарелках, а жидкая, неиспарившаяся часть нефти (мазут) стекает вниз.

Выделенные из нефти при перегонке вещества (дистил­ляты) являются полупродуктами. Чтобы получить товащ ные нефтепродукты, дистилляты очищают и, если необхо­димо, вторично ректифицируют. Например, бензиновый

д истиллят при разгонке дает различные марки автомобиль­ного и авиационного бензина, уайт-спирита (лаковый бен­зин) и другие продукты.

Крекинг и пиролиз нефти

В настоящее время в нефтеперерабатывающей промыш­ленности все большее значение приобретают химические процессы. Они позволяют резко увеличить выход целевых продуктов и улучшить их качество.

При перегонке нефти выход бензина составляет в сред­нем 10-25% веса взятого сырья. Такое количество бензи­на не может покрыть возрастающий спрос народного хо­зяйства на этот вид топлива. Увеличение производства бен­зина (как и других видов моторного топлива) достигается применением крекинга. Он представляет собой химико-тер­мический процесс расщепления молекул тяжелых углево­дородов, в результате которого образуется смесь веществ меньшего молекулярного веса.

Крекингу подвергают различные нефтепродукты, пре­следуя разные цели, но его главная задача — получение бензина, выход которого при этом может достигнуть 70% веса взятого сырья.

Существует два вида крекинга: термический и катали­тический.

Термический крекинг осуществляют при высокой тем­пературе и значительном давлении. В таких условиях мо­лекулы тяжелых углеводородов расщепляются легче.

Установка термического крекинга включает трубчатую печь для нагрева сырья, испарители, ректификационную колонну, газосепараторы.

Особой разновидностью крекинга является пиролиз. Он проводится при температуре 700-720°С и атмосферном давлении. Исходным материалом для этого процесса слу­жат легкие фракции: нефтелигроин и керосин. Цель пиро­лиза — получение газа и ароматических углеводородов.

Каталитический крекинг — более совершенный про­цесс крекингования, осуществляемый с применением ката­лизатора. Наличие последнего ускоряет разложение высо­комолекулярных углеводородов, позволяет вести процесс при более низкой температуре и давлении близком к ат­мосферному. Таким способом обычно получают авиацион­ный бензин, выход которого достигает 70% веса взятого сырья. Исходным материалом для каталитического кре­кинга служит преимущественно керосиновый и соляровый дистиллят.

Основы получения и переработки высокомолекулярных соединений

Громадное значение в народном хозяйстве имеют высокомолекулярные органические соединения: целлюло­за, химические волокна, пластмассы, каучуки, резина, лаки, клеи, искусственная кожа и мех, пленка и др.