METODAAA_33__33__33_0001

Не носить нараспашку одежду, не оставлять болтающиеся концы платков, ко­ сынок, шарфов, галстуков и т. п. при работе оборудования с вращающимися или движущимися органами.

Не мыть руки в эмульсии, маслах и т. п., не выливать на пол масла и другие жидкости.

Соблюдать чистоту рабочего места, своевременно убирать его и не допускать разбрасывания различных материалов, отходов производства. Убирать своевре­ менно отходы с рабочего места в специально отведенную тару.

Не производить самовольно исправления электрических приборов и проводки, различные электрические подключения, ввёртывания и вывертывания электриче­ ских ламп.

Применять защитные очки, маски при выполнении опасных операций. Не пользоваться непригодными к работе спецодеждой обувью и средствами индиви­ дуальной защиты.

Не открывать самовольно дверцы электрораспределительных шкафов, пультов и т. п.

Требования охраны труда в аварийных ситуациях

При возникновении опасности, ведущей к аварии или несчастному случаю, немедленно сообщить об этом ответственному за лабораторию и предупредить рядом работающих.

При аварии и в ситуациях, которые могут привести к аварии и несчастному случаю, работу прекратить и уйти из опасной зоны.

Требования мер безопасности при работе на электрических печах

К эксплуатации допускается персонал, знающий «Правила устройства элек­ троустановок» (ПУЭ) до 1000 В, прошедший инструктаж по технике безопасности и ознакомленный с устройством и правилами эксплуатации электропечи.

Перед началом работы необходимо внешним осмотром убедиться, что:

-электропечь правильно подключена к электросети;

-заземляющая шина надежно присоединена к корпусам пульта и печи и к контуру заземления. Не допускается применять для заземления газопровод, а так­ же трубы и батареи отопительных систем;

-блокировочный выключатель исправен (при открытии или закрытии двери должен быть слышен характерный механический щелчок).

Нагрев электропечи можно производить только при включенной вытяжной вентиляции.

Материал футеровки, трубки нагревателей электропечи имеют повышенную хрупкость, поэтому при эксплуатации необходимо исключать резкие удары.

Категорически запрещается устанавливать на верхнюю крышку электропечи легковоспламеняющиеся предметы, а также предметы, закрывающие вентиляци­ онные отверстия электропечи.

103

Загрузку и выгрузку образцов производить с помощью клещей, не касаясь на­ гревательных элементов, при выключенной печи.

При контроле качества нагретого металла в печи нельзя наклоняться близко к смотровым окнам во избежание получения ожогов лица. Загрузку и выгрузку об­ разцов в печь производить в рукавицах.

Загрузку и выгрузку образцов в печь, нагретую выше 800 °С, производить в головном уборе, а в печь, нагретую выше 1150 °С, - в защитных очках и суконной куртке.

При неоднократной выгрузке из одной печи заготовок или образцов, закали­ вающихся в воде или масле, производить выгрузку вдвоём, при этом один произ­ водит закалку, второй закрывает дверцу печи после выгрузки каждой заготовки или образца.

Охлаждение образцов в масле производить при включённой вытяжной венти­ ляции.

Если нагрев производится по заданной траектории (ПВК-1,4-17), то при фор­ мировании траектории нагрева следует учитывать, что скорость нагрева электро­ печи (на отдельном участке траектории) не может превышать максимально воз­ можную скорость нагрева на данном участке, ограниченную мощностью печи. Максимальная скорость охлаждения не может превышать скорость естественного остывания печи.

В случае превышения температуры в рабочей камере сверх допустимого зна­ чения на индикаторе термоконтроллера высвечивается ошибка ER 07, а также по­ дается непрерывный звуковой сигнал. Аварийный сигнал с термоконтроллера пе­ редается на пускатель, который отключает напряжение питания нагревателей. Аварийная ситуация «запоминается» термоконтроллером. Для продолжения рабо­ ты печь необходимо обесточить путем отключения питающего кабеля от сети, за­ тем устранить причину возникновения аварийной ситуации и только после этого можно снова включать печь в обычном порядке.

Запрещается:

1)включать печь без заземления её корпуса;

2)проводить работы при неисправном сетевом кабеле;

3)при включённом сетевом кабеле касаться непосредственно руками либо че­ рез токопроводящий предмет спирального нагревателя муфеля;

4)проводить замену предохранителя при включённой в сеть печи;

5)снимать во время работы кожухи, крышки и другие детали, защищающие находящие под напряжением части печи от прикосновения;

6)производить работы с использованием неисправных тиглей (или аналогич­ ных ёмкостей), имеющих сколы, трещины и т.п.;

7)устанавливать в горячую печь тигли, опоки или аналогичные ёмкости при возможности вскипания или разбрызгивания содержимого;

8)производить работы без специальных средств защиты. Рекомендуемые средства защиты: третья группа специальной защитой одежды для интенсивности теплового излучения до 5 кВт/м по ГОСТ 12.4.176-89, средства защиты рук по ГОСТ 12.4.103-83, щиток защитный наголовный МТЗ-С по ГОСТ 124.023-84.

104

Не допускается проведение в печи процессов, связанных с образованием углеродсодержащих атмосфер, а также с попаданием на поверхность рабочей камеры агрессивных веществ.

Наличие паров воды в рабочей камере электропечи резко снижает стойкость нагревателей и футеровки, поэтому в электропечь необходимо устанавливать об­ разцы, предварительно просушенные в сушильных шкафах.

Категорически запрещается устанавливать на верхнюю крышку электропечи легковоспламеняющиеся предметы, а также предметы, закрывающие вентиляци­ онные отверстия электропечи.

При возникновении каких-либо неисправностей электропечи её необходимо отключить. Дальнейшая эксплуатация возможна только после выяснения причин и устранения неисправностей.

Требования мер безопасности при работе на индукционной печи

К самостоятельной работе на печи допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку, имеющие квалификационную группу допуска по электробезопасности не ниже II, прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоя­ нию здоровья.

Студенты и работники должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.

При работе на печи возможно воздействие на работающих следующих опас­ ных и вредных производственных факторов:

-ожоги расплавленным металлом;

-поражение электрическим током при отсутствии или неисправности зазем­ ления трансформатора;

-отравление угарным газом при отсутствии вентиляции.

При работе на печи должна использоваться следующая спецодежда и средства индивидуальной защиты: костюм сварщика, берет, рукавицы, защитная маска, оч­ ки с синим светофильтром.

Работать на установке разрешается группе в составе не менее 2 человек.

При работе на печи необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Место, где произ­ водятся работы, должно быть обеспечено огнетушителем химическим пенным, огнетушителем углекислотным или порошковым, ящиком с песком, бочками с водой.

При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обя­ зан немедленно сообщить о нем инструктору, который сообщает об этом админи­ страции учреждения. При неисправности оборудования прекратить работу и со­ общить об этом инструктору.

В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды, пользования ин­ дивидуальными и коллективными средствами защиты, соблюдать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.

105

Работники и студенты, допустившие невыполнение или нарушение инструк­ ции по охране труда, привлекаются к ответственности, и со всеми проводится внеплановый инструктаж по охране труда.

Перед началом работы необходимо убрать с рабочего стола посторонние и не­ нужные для работы предметы, убедиться, что вблизи места работы нет легковос­ пламеняющихся материалов и горючих жидкостей. Перед включением печи в сеть открыть воду в систему охлаждения, убедиться, что она поступает на все охлаж­ даемые элементы.

Перед засыпкой шихты футеровка печи должна быть тщательно осмотрена, мелкие трещины и выбоины должны быть замазаны огнеупорной массой. Шихту для плавки следует подбирать в соответствии с заданным составом и следить за тем, чтобы она была сухой.

Индуктор печи должен быть закрыт со всех сторон так, чтобы к нему нельзя было прикоснуться.

Инструмент (ролик для осаживания шихты, клещи для погрузки добавок, лож­ ка для отбора проб, стержень для перемешивания металла) должны иметь изоли­ рованные ручки (из дерева или резины).

Все операции по обслуживанию печи во время плавки (перемешивание метал­ ла, отбор проб, скачивание шлака, замер температуры) следует производить в ас­ бестовых рукавицах на толстой суконной подкладке.

При покраснении футеровки между витками индуктора, при прекращении по­ дачи воды в обмотку индуктора, следует немедленно отключить печь, выпустить плавку и охладить как можно быстрее индуктор.

При обнаружении короткого замыкания между витками индуктора печь необ­ ходимо отключить, при обнаружении других неисправностей в агрегатах печи или при поломке оборудования, лица, работающие на печи, обязаны немедленно от­ ключить оборудование и поставить в известность руководителя работ.

Воду для охлаждения индуктора допускается использовать от водопроводной магистрали с давлением 2 атм.

Температура воды на выходе из индуктора не должна превышать 45...50 °С, а на входе в индуктор не должна быть ниже 15...20 °С.

Запрещается подсаживать холодные добавки в жидкий металл во избежание выбросов металла.

Запрещается прикуривать от печи и прочих установок, излучающих тепло. Работа на печи при выплавке и разливке металла может производиться только

двумя рабочими.

Посторонние лица в помещение высокочастотной печи не допускаются. Изложница должна быть сухой и иметь температуру не ниже 30 °С.

Работу при разливке металла производить в защитных очках, установленной спецодежде, куртка и брюки должны быть надеты навыпуск.

При заливке металла в изложницы струю металла необходимо направлять в центр изложницы.

Запрещается выплавка металла в печи при неисправных вытяжных вентилято­ рах.

106

При неисправности печи, токоподводов, водяного охлаждения, а также нару­ шении защитного заземления корпуса печи прекратить работу и выключить печь, осуществить аварийный слив металла из тигля. Работу продолжать только после устранения неисправности.

При коротком замыкании и загорании печи немедленно отключить электропи­ тание, приступить к тушению очага возгорания углекислотным, порошковым ог­ нетушителем или песком.

При поражении электрическим током немедленно отключить печи, оказать по­ страдавшему первую помощь, при отсутствии у пострадавшего дыхания и пульса сделать ему искусственное дыхание или непрямой массаж сердца до восстановле­ ния дыхания и пульса и отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреж­ дение, сообщить об этом администрации учреждения.

При получении травмы оказать первую помощь пострадавшему, при необхо­ димости отправить его в ближайшее лечебное учреждение и сообщить об этом администрации учреждения.

По окончании работы необходимо:

-отключить печь от сети, выключить водяное охлаждение;

-привести в порядок рабочее место и печь;

-выключить вытяжную вентиляцию;

-снять спецодежду, тщательно вымыть лицо и руки с мылом.

Требования мер безопасности при работе с приборами для измерения твердости

Не разрешается приступать к работе на приборах при отключенной шине за­ земления.

При включенном приборе не разрешается проводить различные работы по его наладке и настройке. Запрещается при включенном механизме нагружеиия пы­ таться производить передвижение образцов.

Грузы на подвеске необходимо располагать позами под 90° относительно друг друга во избежание получения травмы.

Видом опасности при работе на приборе является поражающее действие элек­ трического тока и воздействие подвижных элементов.

Источниками опасности на приборе являются токоведущие части электрообо­

К самостоятельной работе на станке допускаются лица в возрасте не моложе 17 лет, прошедшие соответствующую подготовку, инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

107

При работе на станках должна использоваться следующая спецодежда и инди­ видуальные средства защиты: халат хлопчатобумажный, берет, защитные очки. На полу около станка должна быть деревянная решетка с диэлектрическим рези­ новым ковриком.

Влаборатории должна быть аптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств для оказания первой помощи при травмах.

Работающие обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Лаборатория должна быть обеспечена первичными средствами пожаротушения: огнетушителем пенным, ог­ нетушителем углекислотным или порошковым и ящиком с песком.

При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обя­ зан немедленно сообщить администрации учреждения. При неисправности обо­ рудования прекратить работу и сообщить об этом администрации учреждения.

Впроцессе работы соблюдать правила ношения спецодежды, пользования средствами индивидуальной защиты, соблюдать правила личной гигиены, содер­ жать в чистоте рабочее место.

Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране тру­ да, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеоче­ редной проверке знаний норм и правил охраны труда.

Перед началом работы необходимо:

1)надеть спецодежду, застегнув рукава, и убрать волосы под головной убор (у женщин - косынка, завязанная на затылке, без свисающих концов). Ношение при работе платков, шарфов, галстуков запрещается;

2)подготовить рабочее место для безопасной работы;

3)проверить электропроводку и заземление;

4)проверить и подготовить необходимый инструмент, приспособления и убе­ диться в их исправности.

Во время работы необходимо содержать рабочее место в чистоте. Шурупы, скрепляющие кольцо с диском, должны быть на уровне диска. Наждачная бумага и картон для пасты должны плотно прилегать к диску. Во время работы запрещается:

- останавливать диск руками или другими предметами; - при работе на бумаге или сукне подводить образец близко к центру диска; - работать на порванном сукне или бумаге;

- при включенном станке производить какие-либо работы; - держать какие-либо инструменты около шлифовального и полировального

станка.

При появлении неисправности в работе станка, нарушении изоляции проводов или обрыве заземления, прекратить работу и сообщить администрации учрежде­ ния. Работу продолжать только после устранения неисправности электриком.

При обнаружении оборванного электрического провода, свисающего или ка­ сающегося пола (земли), не приближаться к нему, немедленно сообщить админи-

108

страции учреждения, самому оставаться на месте и предупреждать других людей об опасности.

В случае загорания станка немедленно отключить его от электрической сети, а пламя тушить только песком, углекислотным или порошковым огнетушителем.

При поражении электрическим током немедленно отключить напряжение и при отсутствии дыхания и пульса у пострадавшего сделать ему искусственное дыхание или провести непрямой (закрытый) массаж сердца до восстановления дыхания и пульса, сообщить о несчастном случае администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

По окончании работы необходимо:

-выключить станок и сдать дежурному в чистоте и порядке, указав неисправ­ ности в станке (при наличии их);

-убрать инструмент;

-вымыть руки горячей водой с мылом;

-снять спецодежду и положить в индивидуальный ящик.

2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

2.1. Учебно-исследовательская работа № 1. Изучение процесса кристаллизации. Затвердевание капли раствора азотнокислого свинца

Цель работы

Данная работа предполагает:

-изучение атомно-кристаллической структуры металла;

-изучение сущности процесса кристаллизации;

-изучение кристаллического строения стального слитка;

-изучение процесса кристаллизации на примере затвердевания капли раство­ ра азотнокислого свинца.

Основные положения

Кристаллическое строение металлов и сплавов

Металлы обладают ярко выраженными специфическими свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, непрозрачностью, металлическим блеском, соче­ танием высокой прочности и пластичности. Характерным свойством металлов является увеличение их электросопротивления с повышением температуры. Все специфические свойства металлов обусловлены атомным строением и типом свя­ зи между атомами.

Для металла характерно наличие атомно-кристаллической структуры, под ко­ торой понимают взаимное расположение атомов (ионов) в определенном порядке, который периодически повторяется в трех измерениях.

109

При наличии направленных сил связей смещение атомов друг относительно друга под воздействием внешних сил приводит к уничтожению связи между ато­ мами, т.е. к разрушению без пластической деформации. Наличие свободных элек­ тронов и электронных оболочек обуславливает также высокую электротеплопро­ водность металлов и металлических сплавов.

Все металлы и металлические сплавы являются кристаллическими телами. В отличие от аморфных тел в кристаллическом теле атомы (также положительные ионы) располагаются в строго определенном порядке и в пространстве образуют кристаллическую решетку. Атомы в кристаллической решетке стремятся распо­ ложиться по возможности плотнее (ближе) друг к другу. Каждый атом в кристал­ лической решетке находится в одинаковом окружении, т.е. имеет вокруг себя одинаковое количество атомов, находящихся на равном расстоянии.

Металлический тип связи, отсутствие направленных связей между атомами и возможность каждого атома в кристаллической решетке находиться в тесном кон­ такте со всеми окружающими его ближайшими соседними атомами позволяют у металлов получать наиболее плотную упаковку атомов в кристаллической решет­ ке. Переход электронов от одного атома к другому осуществляется тем реже, чем плотнее атомы прилегают друг к другу.

Согласно электронной теории строения металлов отметим, что различные со­ ставляющие энергии кристалла, связанного силами металлической связи, можно

где Q - атомный объем (объем, приходящийся на один атом). Первый член этого выражения представляет собой потенциальную энергию свободных электронов, второй член - их кинетическую энергию, а третий член - кинетическую энергию электронов, занимающих более низкие энергетические состояния. Сумма этих трех составляющих дает результирующую кривую распределения энергии, пред­ ставленную на рис. 2.1.1, где минимум энергии соответствует линейному размеру г0, который можно рассматривать как атомный радиус, соответствующий еледующему равенству: (4/3)7гг0 = Q. Энергия АЕ представляет собой работу, необ­ ходимую для того, чтобы перевести металлический кристалл в газ из положитель­ но заряженных ионов.

Металлический тип связи, возникающий между положительно заряженными ионами и валентными (отрицательно заряженными) электронами, обуславливает появление сил, удерживающих атомы (ионы, молекулы) в узлах кристаллической решетки на определенном расстоянии друг от друга. Эти силы складываются из сил притяжения и отталкивания. Равновесному состоянию соответствует такое состояние, когда суммарная энергия взаимодействия сил притяжения и отталки­ вания является минимальной. В этом случае расстояние между атомами (ионами) одинаково и атомы располагаются закономерно, образуя правильную кристалли­ ческую решетку. Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую

111

пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), обра­ зующие твердое кристаллическое тело, в данном случае металл. Наименьший объём кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объёме, получил название элементарной кристаллической решетки (ячейки). Дру­ гими словами, под элементарной кристаллической решеткой подразумевается комплекс атомов, который при своем многократном повторении в пространстве позволяет воспроизводить пространственную кристаллическую решётку.

Метод изображения кристаллической решетки в виде различных мно­ гогранников является условным. Более правильным является представление ато­ мов в кристаллической решетке в виде соприкасающихся шаров, рис. 2.1.2.

Л / : '

Рис. 2.1.1. Зависимость полной энергии металла от межатомного расстояния

Строение и свойства кристаллических решеток характеризуется следующими параметрами:

1) периодом решетки «а». Периодом решетки называется расстояние между центрами соседних атомов, находящихся в узлах кристаллической решетки. Пе­ риод решетки принято измерять в ангстремах или нанометрах (нм)

(1 нм=10"9 см=0,1А);

2)координационным числом, показывающим, сколько атомов находится на наиболее близком и равном расстоянии от любого выбранного атома. Координа­ ционное число характеризует взаимную связь атомов друг от друга;

3)базисом кристаллической решетки, то есть числом атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку. Базис характеризует плотность решетки.

Вкаждой решетке, кроме объема, занимаемого атомами, остается еще свобод­ ное пространство (пустота). Отношение объема, занимаемого атомами, ко всему объему решетки называется коэффициентом компактности. Чем больше коэффи­ циент компактности, тем теснее уложены атомы в решетке (больше плотность) и тем легче будет осуществляться связь в решетке между атомами, то есть легче осуществляется переход валентных электронов от одного атома к другому.

112