- •Раздел 1. Основы металлургического производства
- •1.1. Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
- •1.2. Общие сведения о металлургическом производстве
- •1.2.1. Основы производства черных металлов
- •1.2.1.2.4.1. Дуговая плавильная электропечь
- •1.2.1.2.4.2. Индукционная плавильная электропечь
- •1.2.2. Основы производства цветных металлов
- •Раздел 2. Технология литейного производства
- •2.1. Место, значение и перспективы развития литейного производства в машиностроении
- •2.2. Общая технологическая схема изготовления отливки
- •2.3. Способы получения отливок и факторы выбора способов
- •2.4. Поколения и разновидности литейных форм
- •2.5. Изготовление отливок в разовых толстостенных формах
- •2.5.1. Понятие об устройстве формы
- •2.5.2. Модельный комплект
- •2.5.3. Формовочные и стержневые смеси
- •2.5.4. Изготовление полуформы
- •2.5.5. Особенности изготовления стержней
- •2.5.6. Отделка полуформ и стержней и их сборка
- •2.5.7. Некоторые технологии изготовления форм
- •2.5.8. Заполнение форм расплавом
- •2.5.9. Удаление отливок из форм и стержней из отливок
- •2.5.10. Финишные операции обработки отливок
- •2.6. Изготовление отливок в разовых тонкостенных (оболочковых) формах
- •2.7. Другие методы литья по разовым моделям
- •2.8. Изготовление отливок в многократных формах
- •2.8.1. Изготовление отливок в металлических формах (кокилях)
- •2.8.2. Изготовление отливок в металлических формах под высоким давлением
- •2.8.3. Литьё выжиманием
- •2.8.4. Непрерывное литьё
- •2.8.5. Электрошлаковое литьё
- •2.9. Литьё под регулируемым давлением
- •2.10. Литьё намораживанием
- •2.11. Центробежное литьё
- •2.12. Суспензионное литье
- •2.13. Литейные сплавы
- •2.13.1. Понятие о литейных сплавах
- •2.13.2. Литейные свойства сплавов
- •2.13.3. Механические свойства
- •2.13.4. Физические и химические свойства
- •2.13.5. Технологические свойства
- •2.13.6. Эксплутационные свойства
- •13.7. Краткая характеристика литейных сплавов
- •2.13.8. Плавка литейных сплавов
- •2.14. Технологические требования к конструкции отливки
- •2.14.1. Общее понятие технологичности отливки
- •2.14.2. Некоторые основные требования к конструкции отливки
- •2.15. Основы проектирования технологии изготовления отливки
- •Раздел 3. Обработка металлов давлением
- •3.1. Общие сведения
- •3.1.1. Физические основы пластической деформации
- •3.1.2. Достоинства обработки металлов давлением
- •3.1.3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов и сплавов
- •3.2. Нагрев металла перед обработкой давлением
- •3.2.1. Выбор температурного режима обработки давлением
- •3.2.2. Нагревательные устройства
- •3.3. Виды обработки металлов давлением
- •3.3.1. Прокатное производство
- •3.3.2. Прессование
- •3.3.3. Волочение
- •3.3.4. Ковка
- •3.3.5. Объемная штамповка
- •3.3.6. Листовая штамповка
- •3.3.7. Специальные способы обработки давлением
- •Раздел 4. Технология сварочных процессов, пайки и склеивания
- •4.1. Физические основы сварки
- •4.1.1. Сущность образования сварного соединения
- •4.1.2. Общая характеристика сварных соединений
- •4.2. Сварка плавлением
- •4.2.1. Сущность процесса дугоВой сварКи
- •4.2.2. Электрическая дуга
- •4.2.3. Источники питания сварочной дуги
- •4.2.4. Ручная дуговая сварка
- •4.2.5. Автоматическая дуговая сварка под слоем флюСа
- •4.2.6. Дуговая сварка в защитных газах
- •4.2.7. Плазменная сварка
- •4.2.8. Электрошлаковая сварка
- •4.2.9. Электронно-лучевая сварка
- •4.2.10. Лазерная сварка
- •4.2.11. Газовая сварка
- •4.3. Сварка давлением
- •4.3.1. Основные способы контактной сварки
- •4.3.2. Машины для контактной сварки
- •4.3.3. Технология точечной и шовной сварки
- •4.3.4. Технология стыковой сварки
- •4.3.5. Конденсаторная сварка
- •4.3.6. Специальные виды сварки давлением
- •4.4. Физико - химические основы свариваемости
- •4.5. Технология сварки конструкционных материалов
- •4.5.1. Особенности сварки углеродистых сталей.
- •4.5.2. Особенности сварки легированных сталей.
- •4.5.3. Особенности сварки чугуна
- •4.5.4. Особенности сварки цветных сплавов
- •4.6. Технологичность сварных соединений
- •4.7. Пайка и Склеивание материалов
- •4.7.1. Пайка
- •4.7.2. Склеивание
- •Раздел 5. Технология производства изделий из порошков, полимеров, резин, композиционных и неорганических материалов
- •5.1. Порошковая металлургия
- •5.1.1. Основы технологии
- •5.1.2. Порошковые материалы
- •5.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (свс)
- •5.3. Полимеры
- •5.3.1. Строение и свойства полимеров
- •5.3.2. Технологии получения изделий
- •5.4. Композиционные материалы (км)
- •5.4.1. Композиты с металлической матрицей
- •5.4.2. Композиты с полимерной матрицей
- •5.4.3. Методы получения изделий из км
- •5.5. Резиновые изделия
- •5.6. Неорганические материалы
- •5.6.1. Неорганические стекла
- •5.6.2. Керамика
- •Раздел6. Технологические методы обработки деталей машин
- •6.1.Общие сведения
- •6.1.1. Методы обработки заготовок деталей машин
- •6.1.2. Точность и шероховатость обработки
- •6.2. Основы резания металлов
- •6.2.1. Движения при резании и схемы обработки
- •6.2.2. Характеристики резания и геометрия срезаемого слоя
- •6.2.3. Элементы токарного резца
- •6.2.4. Координатные плоскости резцов
- •6.2.5. Углы резца в статике
- •6.2.6. Физические основы процесса резания
- •6.2.7. Выбор режимов резания и пути повышения производительности
- •6.3. Материалы для изготовления режущего инструмента
- •6.4. Общие сведения о металлорежущих станках
- •6.4.1. Классификация металлорежущих станков
- •6.4.2. Кинематическая схема станка
- •6.5. Обработка на токарных станках
- •6.5.1. Метод точения
- •6.5.2. Токарно-винторезные станки
- •6.5.3. Токарно-карусельные станки
- •6.5.4. Токарно - револьверные станки
- •6.5.5. Токарные автоматы и полуавтоматы
- •6.6. Сверлильные и расточные станки
- •6.6.1. Инструмент для сверления и обработки отверстий
- •6.6.2. Типы сверлильных станков
- •6.7. Обработка на фрезерных станках
- •6.7.1. Метод фрезерования и типы фрез
- •6.7.2. Фрезерные станки общего назначения
- •6.7.3. Приспособления для фрезерных станков
- •6.8. Протягивание
- •6.8.1. Типы станков и их назначение
- •6.8.2. Режущий инструмент и схемы обработки
- •6.9. Процессы обработки резанием зубьев зубчатых колес
- •6.9.1. Методы профилирования зубьев зубчатых колес
- •6.9.2. Зуборезный инструмент
- •6.9.3. Технологические методы нарезания зубчатых колес
- •6.10. Резьбонарезание
- •6.10.1. Инструмент для образования резьбы
- •6.10.2. Нарезание резьб резцами и гребенками
- •6.10.3. Нарезание резьбы фрезами
- •6.10. 4. Нарезание резьб метчиками
- •6.10.5. Нарезание резьбы плашками
- •6.10.6. Резьбонарезные головки
- •6.10.7. Накатывание резьб
- •6.11. Абразивная обработка
- •6.11.1. Абразивные инструменты
- •6.11.2. Шлифование
- •6.11.3. Хонингование
- •6.11.4. Суперфиниширование
- •6.11.5. Полирование
- •6.11.6. Доводка
- •6.12. Электрические, химические и комбинированные методы обработки
- •6.12.1. Ультразвуковое резание
- •6.12.2. Обработка резанием с нагревом
- •6.12.3. Электроэрозионные методы обработки
- •6.12.4. Химические методы обработки
- •6.12.5. Лучевые методы обработки
- •6.13. Технологичность конструкции машин, механизмов и деталей
1.2.1.2.4.1. Дуговая плавильная электропечь
Дуговая электрическая печь питается переменным трехфазным током. Источником тепла в ней является электрическая дуга.
Дуговая электропечь (рис. 1.7) имеет вид большой чаши 3 (подины) диаметром и высотой несколько метров. Снаружи она покрыта листовым металлом, а изнутри футерована огнеупорными материалами. В стенке корпуса с одной стороны имеется рабочее окно 5, а с другой – отверстие с желобом 10 (летка) для выпуска готовой стали в ковш. Печь установлена на секторных направляющих 2 и с помощью механизма 1 может наклоняться в сторону рабочего окна или летки. Сверху чаша печи закрыта крышкой – сводом 8 из высокоогнеупорного материала. В своде имеются три водоохлаждаемых отверстия, через которые в печь опускают электроды 9 – графитированные стержни диаметром 350 … 550 мм.
К электродам по медным водоохлаждаемым проводникам подается электрический ток. Сила тока составляет 1 … 10 кА, рабочее напряжение 160 … 600 В. Вместимость дуговых электропечей от 0,5 до 400 тонн жидкой стали.
С
Рис.
1.7. Схема дуговой электропечи:
1
– механизм
поворота, 2 –
секторные направляющие, 3
– подина,
4
–
шихта, 5
–
рабочее
окно,6 – электрическая дуга, 7
– дымоотвод, 8 – свод, 9 – электроды,
10 – летка
При подаче напряжения на электроды между ними и металлической шихтой возникает электрическая дуга 6, излучение которой разогревает плавильное пространство. Во время плавки длина дуги автоматически регулируется за счет перемещения электродов. В зоне горения дуги температура достигает 7000 С, что обеспечивает проплавление шихты под электродами в виде колодцев, в которые скатываются остатки твердой шихты удаленных от электродов зон. На подине скапливается жидкий металл. Кроме этого ускорения плавки добиваются поворотом печи вокруг вертикальной оси на направляющих в одну и другую стороны на определенный угол, что приводит к перемешиванию как шихты, так и металла. По окончанию процесса плавки печь наклоняют в сторону рабочего окна и выпускают шлак, затем в сторону летки и выпускают готовую сталь. Продолжительность процесса составляет 3,5 … 6,5 часов.
Для получения качественных сталей процессом плавки необходимо управлять, т.е. периодически выпускать шлак и загружать флюсы для наведения нового. В дуговых электропечах это осуществляется через рабочее окно, при этом печь наклоняют в сторону окна.
В настоящее время дуговые электрические печи широко применяются как на металлургических, так и на машиностроительных предприятиях. Конструктивно они выглядят одинаково и отличаются только типом огнеупорного материала, используемого для футеровки плавильного пространства. В литейных цехах машиностроительных предприятий футеровка электропечей выполняется кислой, в сталеплавильных цехах металлургических заводов – основной.
В дуговой электрической печи с основной футеровкой плавильного пространства в качестве шихты используют лом или легированной, или конструкционной углеродистой стали.
В первом случае осуществляют переплав шихты без окисления примесей. Вредных примесей в этом случае в исходных материалах должно быть минимальное количество. Основной задачей в этом случае является переработка отходов машиностроительных заводов с доведением выплавляемой стали до заданного химического состава за счет введения соответствующих компонентов.
Во втором случае шихта состоит из стального лома (90%), передельного чугуна в слитках (7 … 8%), кокса, железной руды, извести и плавикового шпата (в качестве флюса). Способ применяют для производства конструкционных сталей и по своей сути он конкурирует с мартеновским скрап-процессом. В этом случае процесс протекает с окислением примесей, а в ванне расплавленного металла протекают все химические реакции, рассмотренные выше, причем содержание серы и фосфора в электростали оказывается даже ниже, чем в мартеновской стали.
Плавка стали в дуговой электрической печи характеризуется низким угаром легирующих элементов, высоким перегревом ванны с расплавленным металлом, что создает необходимые условия для растворения ферросплавов. Поэтому электропечи применяют для выплавки любых марок стали, включая такие стали специального назначения, как инструментальные, нержавеющие, жаропрочные и т.д.
Кроме этого, к преимуществам дуговых электропечей относят высокое качество получаемой стали, высокую производительность за счет быстрого нагрева и меньшую экологическую вредность производства в связи с тем, что плавильное пространство печи надежно изолировано от окружающей среды и выбросы газов, загрязняющих ее, практически отсутствуют.
Недостатками процесса является невысокая экономичность дуговых электропечей, связанная с использованием дорогостоящего энергоносителя – электрической энергии. На плавку одной тонны стали в дуговых электропечах тратится в среднем 470 … 600 киловатт-часов электроэнергии. Поэтому стоимость стали, выплавляемой в таких печах, выше изготовленной в других сталеплавильных агрегатах.