Материаловедение, экспертиза и стандартизация. Учебное пособие

Бессемеровская сталь производится в плавильных агрегатах, называемых конвертерами, из жидкого чугуна, выплавленного в доменных печах. Сущность бессемеровского процесса производства стали заключается в том, что через залитый в конвертер жидкий чугун продувается воздух. Кислород воздуха выжигает из чугуна последовательно кремний, марганец и углерод. Для переработки в сталь высокофосфористых чугунов применяется томасовский процесс, который отличается от бессемеровского тем, что стены конвертера выкладываются не кислым, а основным материалом – обычно обожженным доломитом. Используемый при этом чугун содержит до 2% фосфора, который в этом процессе является горючим веществом.

Преимущества бессемеровского и томасовского способов производства стали заключаются в простоте процесса, высокой производительности, невысокой стоимости стали. К серьезным недостаткам этих процессов относится большой угар металла (до 15%), невозможность получения стали строго заданного состава. Применение воздушного дутья приводит к насыщению стали азотом, водородом, сталь содержит повышенное количество фосфора и неметаллических включений, что существенно сказывается на качестве стали. Такая сталь не применяется для изготовления ответственных конструкций, в частности сварных, подвергающихся динамическим нагрузкам.

В настоящее время широкое применение получил кислородно-конвертерный способ выплавки стали, при котором сталь выплавляется в конвертерах с продувкой металла кислородом. Получаемая таким способом сталь по качеству приближается к мартеновской и превосходит ее по пластичности, что делает кислородно-конвертерную сталь особенно ценной при изготовлении деталей холодной штамповкой.

Мартеновская сталь выплавляется в пламенных отражательных печах, в которых можно получать сталь различного качества как из жидкого чугуна, так и из стального и чугунного лома. Топливом при этом способе выплавки стали служат мазут и газы. Мартеновские печи могут работать на жидкой и твердой металлической завалке. Плавка в мартеновских печах протекает спокойно, состав стали легко поддается регулированию, что выгодно отличает этот процесс от бессемеровского и томасовского.

Мартеновская сталь является основным материалом для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций. Для железнодорожного транспорта из мартеновской стали изготовляют рельсы, металлические пролетные строения мостов, оси, бандажи и цельнокатаные колеса локомотивов и вагонов.

Процесс производства стали в электропечах называется электроплавкой, а полученная сталь – электросталью. Электроплавка – наиболее совершенный, но и дорогой, метод производства стали. Важнейшее достоинство этой стали – возможность строго регулировать химический состав стали. Для экономии электроэнергии и ускорения процесса получения электростали чугуны практически не применяются. В качестве шихтовых материалов используются стальной лом, железная руда и флюсы. Выплавка стали в электропечах заключается в том, что источником тепла является электродуга, образующаяся между вертикально установленными угольными электродами и загружаемой в печь металлической шихтой. Недостатками электрометаллургического процесса являются низкая производительность и высокая себестоимость стали.

Для повышения твердости и прочности изделий из стали их подвергают закалке –

11

термической обработке. Закалка заключается в нагреве изделий из стали до определенной температуры, а затем быстром охлаждении в холодной воде или минеральном масле. Изделия, от которых требуются высокое сопротивление истиранию и повышенная вязкость, подвергаются поверхностной закалке чаще всего токами высокой частоты. При поверхностной закалке повышаются твердость и износостойкость только поверхностных слоев изделия, середина же изделия сохраняет свою первоначальную структуру и свойства. Закалке подвергаются такие детали, как зубчатые шестерни, колеса тепловозов и электровозов, шейки коленчатых валов, валики рессорного подвешивания, рельсы и др.

Вотличие от закалки отжиг производят с целью получения стали наименьшей твердости

иулучшения ее обрабатываемости режущим инструментом. Отжиг заключается в нагреве стали до определенной температуры, некоторой выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении.

Помимо термической обработки изделия из стали могут подвергаться химико-термической обработке – цементации, азотированию и цианированию. Цементацией называется процесс насыщения углеродом поверхности изделий из малоуглеродистых сталей (0,1-0,3% C) с последующей закалкой. Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий азотом, что значительно повышает их твердость, сопротивление коррозии, повышает предел усталости. Цианирование заключается в одновременном насыщении поверхностного слоя стали углеродом и азотом для повышения твердости и износостойкости.

Классификация сталей. Сталь принято классифицировать по способу производства, методу придания формы, химическому составу и применению.

По способу производства сталь подразделяется на конвертерную, мартеновскую и электросталь.

По методу придания формы сталь бывает литой, кованой, катаной. Литая сталь по сравнению с кованой и катаной при том же химическом составе имеет несколько пониженные механические свойства, но методом отливки можно получить детали такой сложности, какой нельзя получить ковкой и прокаткой.

По химическому составу сталь разделяется на углеродистую и легированную. Углеродистые стали выпускают общего и специального назначения. По применению (назначению) углеродистая сталь разделяется на конструкционную и инструментальную. Конструкционная сталь общего назначения применяется для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций. Конструкционная сталь специального назначения делится на сталь рельсовую, мостовую, осевую, автоматную и т.д.

Инструментальная сталь применяется для изготовления режущего, ударно-штампового и мерительного инструмента.

Конструкционные углеродистые стали общего назначения подразделяются (в зависимости от требований к качеству) на сталь горячекатанную обыкновенного качества и сталь качественную конструкционную.

Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на группы: по требованиям механических свойств, но требованиям химического состава, по требованиям механических свойств и дополнительными требованиями химического состава.

12

Сталь углеродистая обыкновенного качества широко применяется при сооружении строительных конструкции и подвижного состава. Ее выпускают в виде кузнечных заготовок, сортового и листового проката, труб, проволоки, метизов. Сталь углеродистая качественная конструкционная выплавляется в мартеновских и электропечах. Она обладает более высокими механическими свойствами и подразделяется на марки в зависимости от содержания углерода. Углеродистую качественную сталь по содержанию углерода делят на низко-углеродистую (до 0,25% C) и с повышенным содержанием углерода (до 0,85% C). Сталь низкоуглеродистая обладает невысокой прочностью, но значительной пластичностью и вязкостью. Применяют ее для цементируемых деталей. Среднеуглеродистая сталь (0,30-0,50% C) и с повышенным содержанием углерода имеет более высокую прочность, но меньшую пластичность и вязкость.

Углеродистую качественную сталь применяют для нагружаемых деталей машин и подвижного состава – валов, осей, шатунов, зубчатых колес. Поставляется она заводами в виде кузнечных заготовок, сортового проката, листов и труб.

Применение той или иной группы и марки стали обосновывается инженерным расчетом исходя из необходимости повышения надежности и долговечности конструкций. Вместе с тем следует учитывать и экономическую сторону вопроса, так как разные группы сталей имеют неодинаковую стоимость. Например, чем меньше сечение катаной стали, тем она дороже, сталь углеродистая качественная дороже углеродистой обыкновенного качества. Следовательно, применение дорогих сталей должно быть оправдано технической необходимостью.

Инструментальные углеродистые стали имеют повышенное содержание углерода (от 0,6 до 1,4%), определяющее твердость закаленной стали. Различают качественную и высококачественную инструментальную сталь, высококачественная сталь содержит меньше серы и фосфора.

Легированные конструкционные и инструментальные стали. Углеродистые стали не всегда отвечают требованиям машиностроения и инструментального производства. Режущий инструмент из углеродистой стали уже при нагреве 200ºС начинает терять режущую способность. Углеродистые стали часто не обладают необходимой прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью. Недостатки углеродистых сталей призвано компенсировать легирование.

Легированными называются стали, содержащие кроме железа, углерода и постоянных примесей, специально вводимые элементы, которые называются легирующими. К ним относятся: хром, никель, марганец, кремний, медь, алюминий и пр. Добавляя тот или иной элемент или одновременно несколько можно значительно изменить свойства стали в нужном направлении. Многие марки легированных сталей прокаливаются насквозь даже при больших сечениях.

По суммарному содержанию легирующих элементов стали разделяются на низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10% легирующих примесей) и высоколегированные (более 10% легирующих элементов). В зависимости от того, какие элементы легируют стали, они называются хромистыми, никелевыми, хромоникелевыми и т.д.

По применению легированные стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

13

Конструкционные легированные лали применяют для изготовления ответственных деталей машин и металлических конструкций. Большинство изделий из конструкционных легированных сталей подвергается термообработке для придания им высокой прочности и упругости одновременно с достаточной вязкостью. Стали с низким содержанием углерода (0,10 - 0,25%) применяют обычно после цементации.

Инструментальные стали для режущих инструментов должны обладать красностойкостью, т.е. способностью материала длительное время сохранять высокую твердость и режущую способность при нагреве режущей кромки инструмента до высоких температур. Это достигается легированием и термической обработкой.

К сталям с особыми свойствами относятся износостойкие стали, нержавеющие стали, жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.

Износостойкость – это способность металла сопротивляться изнашиванию поверхностей деталей в узлах трения. Чаще всего высокая износостойкость обеспечивается закалкой стали. Однако есть сталь, имеющая небольшую твердость, которая в условиях трения, сопровождаемого большим удельным давлением, обладает высоким сопротивлением износу. Это высоколегированная марганцовистая литая сталь, содержащая 1,0 - 1,4% углерода, 11 - 14% марганца и 0,7% кремния. Такая сталь используется для изготовления крестовин стрелочных переводов, втулок рессорного подвешивания, деталей крепления тяговых двигателей, ковшов экскаваторов, деталей камнедробилок и т.д.

Нержавеющими называются стали с высоким сопротивлением химическому или электрохимическому разрушению металла вследствие взаимодействия с внешней средой. Сопротивление коррозии достигается главным образом высоким содержанием хрома в стали. Наибольшее распространение имеют хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали,

Жаростойкость (окалиностойкость) – сопротивление, металлов окислению при высоких температурах.

Жаропрочность – это способность металлов к сопротивлению нагрузкам, при высоких температурах. Основными легирующими элементами.жаропрочных и, жаростойких сталей являются хром и никель. Стали этой группы используются для изготовления клапанов двигателей тепловозов, лопаток, газовых турбин.

1.3. Цветные металлы и сплавы, их свойства и применение Цветные металлы и сплавы. К цветным металлам относятся все металлы, кроме железа

и сплавов на его основе. Они широко применятся в технике. Без цветных металлов как легирующих элементов невозможно создание высокопрочных, нержавеющих, жаростойких и жаропрочных сталей. На их основе созданы многочисленные электротехнические и антифрикционные сплавы.

Широко применяемые в технике цветные металлы называются техническими. Это медь, алюминий, магний, титан, никель, свинец, цинк, олово. Остальные цветные металлы принято называть редкими.

Алюминий и сплавы на его основе. Алюминий имеет малый удельный вес (2,7 г/см2) и незначительное удельное электросопротивление. Эти два свойства и предопределяют области его применения. Алюминий плавится при температуре 660ºС; он обладает свойством быстро

14

покрываться плотной пленкой окислов, которая защищает его от коррозии. Технически чистый алюминий в качестве конструкционного материала не применяется. Используются лишь сплавы, на основе алюминия, обладающие очень высокой удельной прочностью.

Сплавы алюминия широко применяются во всех случаях, когда малый удельный вес, высокая прочность и технологичность позволяют создать эффективные и экономные конструкции. При создании современных алюминиевых сплавов в качестве легирующих элементов используют медь, магний, кремний, цинк и др.

Алюминиевые сплавы в свою очередь делятся на следующие группы: сплавы высокой прочности – дюралюмины и высокопрочный сплав системы алюминий + цинк + магний + медь, выпускаемые в виде проката листов, труб, фасонных, профилей; ковочные сплавы для изготовления, деталей ковкой и штамповкой; сплавы для сварных конструкций; теплопрочные сплавы.

Дюралюмин – это сплав системы алюминий + медь + магний с постоянными примесями кремния и железа. В сплав системы алюминий + цинк + магний + медь вводят также марганец и хром, что повышает его коррозионную стойкость. Этот сплав может обрабатываться ковкой, штамповкой, прокаткой.

Титан и сплавы на его основе. Титан – металл серебристо-белого цвета, обладает небольшим удельным весом (4,5 г/см2) и высокой температурой плавления (1660ºС). Титан:хорошо деформируется при комнатной температуре, но для штамповки деталей сплошной формы необходим нагрев заготовки до 400 - 500ºС. Титан обладает высоким сопротивлением коррозии – выше, чем сопротивление коррозии нержавеющей стали. При нагреве до 500ºС и выше бурно поглощает кислород и азот, а при температуре 1200ºС воспламеняется.

Технически чистый титан применяется как коррозионностойкий материал. В качестве конструкционных материалов используют сплавы титана, обладающие высокой прочностью и хорошими показателями пластичнoсти. Титан легируют алюминием, марганцем, хромом, молибденом и другими элементами. Высокая коррозионная стойкость дает возможность использовать сплавы титана для работы в различных агрессивных средах.

Медь и сплавы на ее основе. Технически чистая медь имеет высокие показатели электропроводности, пластичности и коррозионной стойкости. Удельный вес меди 8,9 г/см2, температура плавления около 1080ºС. Технически чистую медь маркируют в зависимости от количества примесей, которые резко снижают электропроводность. В качестве проводникового металла применяют медь марок МО и М1 с содержанием меди соответственно 99,95% и 99,9%.

Медь не применяют для изготовления деталей машин из-за низкой прочности и износостойкости. В машиностроении широко используют сплавы на основе меди-латуни и бронзы.

Латунями называются сплавы меди с цинком. Прочность и пластичность латуни повышается с ростом содержания цинка до 30%. Далее прочность повышается (до 45% цинка), но пластичность уменьшается. Латуни с содержанием более 47% цинка не применяются из-за повышенной хрупкости. Латуни, содержащие только медь и цинк, называются двойными. Для повышения механических характеристик и придания латуням специальных свойств они легируются различными элементами. Такие латуни называются сложными. Олово вводится в

15

сплав для повышения коррозионной стойкости латуней, кремний, марганец, никель и алюминий

– для улучшения механических свойств.

На железнодорожном транспорте латунь используют как материал для вкладышей подшипников скольжения, втулок, арматуры и изготовления различных деталей в устройствах связи, СЦБ и автоматики тяговых подстанций.

Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и свинцом. Они могут дополнительно легироваться никелем, марганцем, железом и другими элементами. Наиболее распространены оловянистые бронзы. При увеличении в бронзе содержания олова ее прочность повышается, а пластичность заметно падает. Бронза имеет невысокую температуру плавления и является хорошим материалом для получения отливок. Бронзы обладают высокой химической стойкость, поэтому они широко применяются для изготовления водяной и паровой арматуры. В бронзу для удешевления вводят цинк, а для лучшей обрабатываемости - свинец, который облегчает излом стружки ири обработке резанием.

В технике широко применяются сплавы меди с алюминием – алюминиевые, с кремнием – кремнистые бронзы, которые по сравнению с оловянистыми бронзами обладают более высокими показателями прочности, большей химической стойкостью.

Антифрикционные сплавы (баббиты). Баббиты применяются для заливки вкладышей подшипников. Условиями работы подшипников и определяются требования к антифрикционным сплавам. Они должны обладать малым коэффициентом трения, иметь невысокую твердость, чтобы не изнашивать вал, легко деформироваться и удерживать на поверхности смазку. К тому же баббиты должны иметь невысокую температуру плавления и обладать достаточной теплопроводностью (чтобы отводить тепло от поверхности трения) и быть устойчивыми против коррозии. Этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе олова и свинца.

Электротехнические материалы. Все электротехнические материалы по их способности проводить электрический ток делят на три группы. Первую группу составляют проводниковые материалы, из которых изготовляют токопроводящие части линий электрических передач, электрических машин и аппаратов - это чистые металлы и сплавы металлов. Вторую группу составляют электроизоляционные материалы (диэлектрики), которые используют для изоляции токопроводящих частей друг от друга и от заземленных частей электрооборудования. В третью группу входят полупроводники, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их применяют для изготовления усилителей, выпрямителей, фотоэлементов и других электротехнических приборов.

Рассмотрим кратко проводниковые материалы. Эти материалы оценивают по величине их электрической проводимости, а часто – по величине электрического сопротивления. Величина электрического сопротивления металлов ири изменении напряжения остается постоянной, что является характерным их свойством, которое выражается линейной зависимостью тока от напряжения (закон Ома).

Величина электрического сопротивления относится к проводнику любого сечения, поэтому она не может характеризовать проводниковый материал. Величина, с помощью которой оценивается электрическое сопротивление, называется удельным электрическим сопротивлением и определяется как произведение поперечного сечения проводника (мм2) иа

16

отношение общего сопротивления проводника длиной l (м) к длине этого проводника. Свойство проводниковых материалов проводить электрический ток оценивается также удельной проводимостью, которая является величиной, обратной удельному электрическому сопротивлению.

На величину удельного электрического сопротивления и удельной проводимости оказывают большое влияние примеси. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы. Они составляют «группу» металлов высокой проводимости. Другую группу проводниковых материалов составляют сплавы высокого электрического сопротивления.

К проводниковым металлам высокой проводимости относят медь, алюминий, серебро, железо, никель и другие металлы. Медь является основным проводниковым материалом.

Преимущества меди – малое удельное электросопротивление (уступает лишь серебру); высокая механическая прочность, которая зависит от степени наклепа; высокая пластичность, позволяющая получать прокаткой тонкие листы и ленты, а притяжкой тонкую проволоку диаметром до 0,01 мм; относительная легкость пайки и сварки. В качестве проводникового материала используется медь марок М1 и М0, содержащие примеси соответственно 0,1% и 0,05%. Твердую (наклепанную) медь применяют там, где надо обеспечить высокую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию: для проводов контактной сети электрифицированных участков железных дорог, трамвайных и троллейбусных линий, для пластин коллекторов электрических машин и пр. Мягкую (отожженную) медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют в виде токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость, а прочность при растяжении не имеет решающего значения.

Сплавы меди, главным образом бронзы, имеют более высокие механические свойства, чем медь. Их применяют для контактных проводов, коллекторных пластин. В качестве проводникового материала часто применяют кадмиевую, кадмиевооловянистую и бериллевую бронзы.

Латуни имеют высокую пластичность и применяют для изготовления токопроводящих деталей методом холодной штамповки и глубокой вытяжки. Удельное сопротивление латуни выше, чем у бронз и меди.

Алюминий является основным заменителем меди в качестве проводникового материала. Электросопротивление алюминия в 1,6 раза больше, чем меди. Поэтому при одинаковых длине и величине общего сопротивления сечение алюминиевого провода должно быть в 1,6 раза больше сечения медного провода. Следовательно, если имеется ограничение изделия по габаритам (например, при изготовлении обмоток электрических машин), то применение алюминиевых проводников вместо медных может вызвать затруднения. По экономическим же соображениям алюминий широко применяется.и в первую очередь в качестве проводникового материала в воздушных линиях электропередачи и кабельных изделиях. Этому способствует то, что алюминиевый провод одинакового электросопротивления почти в два раза легче медного, а также и то, что алюминий является устойчивым материалом против коррозии в атмосферных условиях. Недостатком его является небольшая прочность.

Из алюминия выпускается проволока диаметром от 0,06 до 8 мм двух сортов: АМ (мягкая отожженная) и АТ (твердая, неотожженная). Проводниковые изделия (провода и проволоки) изготовляют из алюминия марок МО и А1. В местах соединений алюминиевого провода с

17

проводами из меди и железа в условиях увлажнения могут образовываться гальванические пары с разрушением алюминиевого провода. Поэтому места соединений алюминиевых проводов с проводами из других металлов должны защищаться от влаги лакированием или другими способами. Алюминиевые провода соединяют друг с другом сваркой и пайкой с применением специальных припоев и флюсов.

Железо, то точнее сталь, как проводниковый материал применяется редко. Стальная проволока применяется главным образом в качестве сердечников биметаллических проводов. Стальная оцинкованная проволока высокой прочности используется также в качестве сердечников сталеалюминиевых проводов для повышения их механической прочности.

Серебро среди всех металлов имеет самое низкое удельное электросопротивление, поэтому оно изменяется как материал для электрических контактов в электрических аппаратах и как составная часть прочных припоев.

Платина устойчива против коррозии в атмосферных условиях и не растворяется в ряде кислот. Из платины и ее сплавов изготовляют контакты.

Вольфрам и молибден используют при изготовлении электровакуумных приборов. Они идут на изготовление спиралей накала. Тугоплавность и высокая твердость позволяет применять вольфрам и сплавы вольфрама с молибденом для изготовления размыкающих контактов в электрических аппаратах.

Часто от проводниковых материалов требуется высокое сопротивление. Из сплавов высокого сопротивления изготовляют сопротивления к электрическим приборам, пусковым и регулирующим реостатам, электронагревательным приборам и др. Для этих целей при сравнительно невысоких температурах применяют сплавы манганин и константан.

Для передачи и распределения электроэнергии применяют различные неизолированные и изолированные провода, шнуры и шины. Наибольшее распространение при сооружении воздушных линий электропередачи имеют следующие голые провода: алюминиевый марки А многопроволочный витой из алюминия марки АТ сечением 16 - 600 мм2; алюминиевый с сердечником из стальных проволок марки АС сечением 10 - 400 мм2, а также медные марки М однопроволочный сечением 4 - 10 мм2 и многопроволочный сечением 16 - 400 мм2.

Для передачи электроэнергии на пантографы электроподвижного состава применяют медные контактные (троллейные) провода сечением 100 мм2 и 85 мм2. Медные или алюминиевые полосы, применяемые как электрические проводники в распределительных ycтройствах для передачи электроэнергии нa близкие расстояния, называются шинами.

Обмоточные провода служат для получения обмоток электрических машин, приборов и аппаратов. Они изготовляются из круглого и квадратного сечения из меди и алюминия, с эмалевой, волокнистой, пленочной и эмалево-волокнистой изоляцией. Прямоугольные провода дают лучшее заполнение при образовании обмоток катушек и других изделий.

Монтажные провода применяют для соединения различных частей в электрических машинах и аппаратах. Токопроводящие жилы монтажных проводов изготовляют из меди, а изолируют изоляционной резиной, полихлорвиниловым пластиком, а также хлопчатобумажной и капроновой пряжей. Чтобы в электрических устройствах можно было лучше отличать один провод от другого, изоляцию монтажных проводов окрашивают в разные цвета. Монтажные провода могут быть однопроволочными и многопроволочными. Последние обладают

18

повышенной гибкостью.

Установочные провода применяют в силовых и осветительных установках для распределения электроэнергии и присоединения к сети потребителей тока – двигателей, электроаппаратов и светильников. Медные или алюминиевые жилы установочных проводов изолируют электроизоляционной резиной и полихлорвиниловым пластикатом. Провода с полихлорвиниловой изоляцией выпускают без защитных оболочек, гак как полихлорвинил обладает высокой водо- и маслостойкостью и негорючестью. Они широко применяются как при открытой прокладке, так и для прокладки под штукатуркой и в трубах. Поверх резиновой изоляции установочных проводов накладывают защитный покров в виде оплетки из хлопчатобумажной и шелковой пряжи и стекловолокна. Установочные провода с резиновой изоляцией выпускают одно-, двух-, трех-, четырех- и многожильными.

Двухжильный провод в оплетке с особо гибкими медными жилами из скрученных мишурных нитей, покрытых слоем изоляционной резины, называют осветительным шнуром. Шнуры применяют для присоединения подвижных токоприемников – настольных ламп, рефлекторов, телефонных трубок.

Кабели – это гибкие одножильные и многожильные провода, имеющие защитные оболочки. Они служат для передачи электроэнергии и подземными и подводными линиями, а также в зданиях. Материалом жил служит мягкая медь марки ММ или алюминий марок АМ и АТ. Токопроводящие жилы заключены в общую защитную оболочку. В кабелях на 3000 и 6000 вольт для повышения их электрической прочности на изолированные жилы накладывают общую поясную изоляцию из резины и уже поверх этой изоляции – защитную оболочку из свинца, полихлорвинилового пластика или резины. Большинство кабелей с резиновой изоляцией имеет еще броневой покров из стальных лент или плоских стальных проволок.

Для сигнализации и блокировки на железных дорогах применяют кабели различных конструкций. Они предназначены для работы при рабочем напряжении не свыше 250 вольт. Кабели с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги в свинцовой оболочке и с изоляцией и оболочкой из перхлорвинилового пластика имеют от одного-двух до нескольких десятков жил. Один такой кабель обслуживает значительное количество объектов.

Для городских и местных телефонных сетей применяют кабели с проводящими однопроволочными жилами диаметром проволок от 0,4 до 0,7 мм. Число пар токопроводящих жил у этих кабелей от 5 до 12000. Для устройства соединительных линий между ATC применяют кабели с диаметром проволок токопроводящих жил от 0,8 до 1,5 мм.

1.4. Обработка металлов давлением и резанием. Сварка и пайка металлов Обработка металлов давлением. Обработкой давлением называют процесс получения

деталей и заготовок методом пластической деформации в холодном и горячем состоянии. Обработкой давлением в холодном состоянии подвергают только листовые или полосовые заготовки из низкоуглеродистой мягкой стали и заготовки из цветных металлов. Основными видами обработки металлов давлением являются ковка, штамповка, прокатка, прессование и волочение.

Прокаткой называется такой способ обработки давлением,при котором пластическая деформация металла происходит между вращающимися навстречу друг другу валками. При

19

прокатке между валками толщина заготовки уменьшается, ширина и длина увеличиваются. Оборудование, на котором прокатывается металл, называется прокатным станом. Станы могут иметь гладкие валки и валки с ручьями для получения фасонного проката. Ручьи нижнего и верхнего валков в совокупности образуют калибр, форма которого зависит от прокатываемого профиля. Сложные профили проката получают последовательным пропуском заготовок через ряд калибров. Например, чтобы получить рельс или балку, нужно пропустить заготовку через 9-12 калибров. Перечень выпускаемого проката с указанием профилей и размеров называют сортаментом. Его можно разбить на следующие основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубы, периодический прокат, специальные виды проката.

Для получения сортового проката разных профилей применяют сортовые станы. Сортовой прокат по сложности профиля подразделяется на две группы: простой геометрической формы поперечного сечения (квадрат, прямоугольник, круг) и фасонный (уголок, швеллер, двутавр, рельс). Для железнодорожного транспорта в большом количестве прокатываются рельсы и рельсовые скрепления (накладки и подкладки), рессорная полоса гладкая и желобчатая для локомотивов и вагонов и другие виды проката.

Листовой прокат стали бывает толстолистовой толщиной от 4 до 60 мм и тонколистовой толщиной от 0,2 до 4 мм. Листы толщиной свыше 60 мм изготовляют по особому заказу. Для производства листового проката применяют углеродистую сталь обыкновенного качества и углеродистую качественную сталь. Листы для специальных целей прокатывают также из легированной стали и сплавов цветных металлов. Толстолистовая сталь применяется для путевых машин, рам локомотивов, котлов, мостостроения.

Отожженный и протравленный для снятия окалины горячекатанный тонкий лист называется декапированным, а листовая сталь – декапированной. Для получения точных размеров и чистой поверхности применяют холодную прокатку листов. Исходным материалом в этом случае служат горячекатаные полосы толщиной 1,6 – 3 мм. К тонколистовой стали, помимо декапированной, относится оцинкованная сталь, белая жесть (тонколистовая сталь, покрытая оловом) и сталь кровельная. Толщина листов кровельной стали колеблется от 0,38 до 0,82 мм. Кровельные листы изготовляют из мягкой углеродистой стали горячей прокаткой. Кровельная сталь поставляется в отожженном состоянии.

Трубы бывают сварные и цельнотянутые (бесшовные). Сварные изготовляют из полос мягкой, хорошо свариваемой стали. Эти полосы загибают в трубы и такую трубную заготовку, нагретую до 1200-1250ºС, прокатывают, пропуская между валками и оправкой. Прокатка цельнотянутых труб состоит из двух операций: сначала в цилиндрической заготовке получают отверстие, а затем при температуре 1100-1150ºС превращают с помощью оправки и валков в тонкостенную трубу. Бесшовные трубы обладают высокой прочностью и выдерживают большое внутреннее давление.

Периодическим называют прокат, площадь поперечного сечения которого периодически меняется. Такие профили применяют как заготовки для последующей штамповки или механической обработки. В строительстве периодические профили проката применяются в качестве арматуры железобетонных конструкций.

Большая группа металлических изделий объединяется в общую группу – метизы. К метизам относятся заклепки, болты, гайки, шайбы, шурупы, винты, гвозди и другие массовые

20