opt / опт1
.doc
1. Технология – способ преобразования вещ-ва, энергии, инф-ии в продукцию или услугу. Всегда должна существовать распределительная система ресурсов. Экономика является этой системой. Развитые страны применяют капиталоинтенсивные и трудосберегающие технологии.Технология – это процесс. Исторически это слово произошло от 2-х греч. слов: techne-ремесло, logos- учение. Технология воплощает в себя методы и приемы работы, она непосредственно связана с ресурсами, средствами труда и готовым продуктом.
Совокупность технологических операций называется технологическим процессом. Классификация техн. операций: Основные ( изменении формы, св-в, исход. материалов); Вспомогательные (организ-я производст. процессов); Контрольные ( получение качествен. прод-ии)
|
Классификация:
Внутри предприятия выделяют произ-во: Основное (товарная прод-я). Вспомогательное (необходимо для функц-ния основного произ-ва). Инструментальное. Опытное. Классиф-я технологий:
Технологический режим – значение параметров процесса в интервал времени Средства техн. оснащения: техн. оборудование и технолог. оснастка.
|
3. Материальный баланс является колич. выражением закона сохр-я массы и означает, что масса ве-ств, поступивш. на технол. операцию (приход), равна массе получ. в-в (расходу). Производится отдельно для тв, жид. и газообразной фаз по выражению Мт + Мж + Мг = Мт + Мж + Мг Не всегда участвуют все три фазы (тв, ж. и газ.). Также часть продуктов остается непрореагировавшей. Тогда:МA + МB = МC + МD + M∆A + M∆B + … + M∆E + M∆F + MП. Для матер. баланса необх. знать химич. состав, физич. и физико-химические свойства сырья, отходов. Затем производятся вычисления и заполняется табл.,состоящ. из двух частей: приходной и расходной. Расчет матер. бал-са осущ-тся отдельно по основн. и вспомогат. компонентам. Основа расчета технолог. процесс или производств. агрегат. Тепловой баланс явл-ся колич. выражением закона сохран.энергии. Он формулируется так: кол-во тепл. энергии, принесенной в зону взаимодействия в-в, равно кол-ву энергии, вынесен. вещ-ми из этой зоны. Qф + Qэ + Qв = Qф + Qп. Физич. теплота Qф ,вычисляют из выражения Qф = Мct Теплота экзотерм. реакций и физич. переходов в-в из одного агрегат. состояния в другое берется из эксперимент. данных, либо определяется термохим. расчетом по закону Гесса. Иногда тепл. потери определяют по разности между суммой прихода и расхода. Тепл. б-с состав-ся на основании матер. баланса, рассчит-ся (в кДж) и оформл-ся в виде таблицы.
|
4. Пром.сырье – в-ва природн. и синтетич. пр-ва, используемые в пр-ве промыш. прод-и.
Минерал. сырье ( см. 5). Растит.сырье перерабатывают в прод-ты питания и промыш. и или бытового назначения. Источник-среда обитания ( пов-ть земли). Особенность раст. сырья – сезонность. Растит. требует спец. видов хранения. Особенность - комплексн. использ-ние (подсолнечник, семена использ-т для масла, стебли сжигают и получают поташ). Одна из задач пром.тех-й замена пищевого сырья не пищевым. K= m/M сырья. Животн. сырье- источник домаш. животные. К живому сырью относятся: кожа, шерсть, мех. Самый распростр. вид сырья – вода и воздух. О2 использ-ся в металлургии, N – произ-во удобрений. Вода - в пром-ти |
5. Рудное- горные породы или минерал. агрегаты, содержащ-е. МЕ, к-ые могут быть экономически выгодно извлечены в чистом виде. Рудное сырье осущ-ся по входящим МЕ: монометаллические, биметаллич, полиметаллич. Месторожд-я руд делят на 2 типа: коренные (первичные) и рассыпные (продукты распада). В рудах металлы не в чистом виде. По назнач-ю руды подраздел-ся на: цветные, чёрные и редких металлов. Нерудное - все сырье, использ-ое в пр-ве химич. строит., и др. неМЕ (сера, фосфор), минер. удобрений, строй-материалов. Еще его называют минерально-химическим. К нему относятся также графит и алмазы. Источником явл-ся горные породы ( изверженные, осадочные, метаморфические). Горючее сырье (топливо)–органические ископаемые – источники тепловой энергии и сырье для химич. и металлургич. отраслей. Бывают 3 видов:
Топливо бывает: естественным и синтетическим ( доменный газ) . Основн. показателем для топлива служит его удельная теплота сгорания, т.е. кол-во теплоты, кот-е выдел-ся при полн. сгорании ед-цы массы или объёма топлива. Технич. характ-ка топлива определ-ся его составом. |
6/ Добыча полезн. ископаемых разделяется на:
Важн. значение имеет обогащение сырья. Целью обогащ-я явл-ся получение сырья с возможно большим содержанием полезн. элементов. Например, виды обогащения минерал. сырья (в твёрд. сост-нии) подраздел-ся на механич., физико-химич. и химич. и основаны на различии в таких свойствах, как плотность, размер и форма зёрен, прочность, электропроводность, смачиваемость, растворимость и т.д.
|
7. Физико-химические основы технологических операций. Процессы делятся на химические и физические. Физические процессы: гидродинамические (перемешивание, фильтрация), тепловые (нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация), диффузионные (экстракция), физико-механические (дробление). Все эти процессы лежат в основе подготовки производства. Физические свойства: плотность, t плавления, тепловое расширение, тепло-проводимость, электропроводимость, магнитная проницаемость. Наименьшая плотность у лития (0,53*103кг/м3), наибольшая у осмия (22,6*103кг/м3); медь – 8,9; алюминий – 2,7; магний 1,7; титан – 4,5; сталь 7,8. t плавления. Металлы делятся на тугоплавкие (вольфрам – 3380, титан 1725, железо 1535), легкоплавкие (свинец – 327, алюминий 660). Тепловое расширение. Самый маленький коэффициент у вольфрома. Теплопроводимость. Высокая – медь, алюминий, серебро, у железа в 3 раза меньше чем у алюминий. Электропроводимость. Высокая – серебро, медь, алюминий. Малая – марганец. Магнитная проницаемость – железо. Химические процессы: высокотемпературные (выплавка чугуна), низкотемпературные, каталитические (крекинг нефти), электрохимические (гальванические покрытия), фотохимические (фотографии). Организационные основы технологич. Процессов. По способу организации делятся на периодические, непрерывные, комбинированные. Периодический: Тобщ= Тзагрузки+Тпроизвод+Твыгрузки (Тзагрузки,Твыгрузки – простой оборудования), Киспольз= Тпроцесса/Тобщ Неперерывный процесс характер-ся непрерывной загрузкой сырья и материалов и выгрузкой готовой продукции: Тпроцесса=Тобщ → Тзагр= Твыгр = 0, Киспольз = 1. Комбинированные технологич. Процессы – сочетание технологических и непрерывных (доменная печь, автоматическая линия). Тенденции развития производ-х технологий.
Результатом применения технологии в процессе производства яв-ся продкут или в виде товара или в виде услуги. В зависимости от использования различают 3 вида продукта: продукт материальный (ПМ), продукт энергетический (ПЭ), продукт интеллектуальный (ПИ). Продукты взаимодействуют по кольцевой линии.
|
8. Сварка плавлением. Технология электродуговой сварки. Технология сварки- технолог. Процесс получения механически неразрывных соединений, характер-ся непрерывной связью на атомно-молекулярном уровне. Весьма широко используется при изготовлении мостов, сварки конструкций. Позволяет использовать разнородные материалы, разнородные металлы, в том числе Ме и неМе, судостроение. Сваркой можно получить конструкции любой формы при толщине Ме от 0,1 до 25 мм. Формирование относительного соединения Е: - используют энергию (энергию преобразуют в тепловую посредством дугового разряда электрического луча). - химическая Е горения Основ. Виды сварочных соединений: стыковая, внахлестку, угловые, тавровые). В зависимости от степени автоматизации делят на: ручную технологию, полуатоматичекую, атоматическую. Способность материала создавать прочное соединение называется сваривоимость. Разделяют 2 основных способа сварки: плавление, давление. Сварка плавления. Виды плавления: электродуговая, электрошлаковая, электролучевая, газовая, лазерная, плазменная, терментная.Среди различных видов сварки плавления используют электродуговую сварку. 1881г – Н.Н.Бернадое. первая сварка происходила сварочным стержнем. 1888 г – Славянов: металлический электрод вместо угольного. Схема сварки:
Тэн.д = третьего – 6000о У = 1- 3000А U = 10-50В d = 1-30мм N= 0,01-150кВт Для ручной сварки используется сварочные электроды. d = 2,3,4,5,6 В покрытия входят:
Металлический стержень необходим для образования жидкой ванны в процессе сварки. Покрытие необходимо для защиты жидкой ванны от окисления Источники питания сварочной дуги: на переменном токе и на постоянном – сварочные.
|
9. Технология пайки Пайка металлов –процесс соединения материалов в твердом состоянии припоями, которые в процессе пайки переходят в жидкое состояние, затекают в щель между деталями при охлаждении и образуют полное соединение. Подготовка деталей к пайке:
виды паянных соединений: стыковое, нахлест Преимущества пайки:
Пайка используется в приборостроении, разнотехнической промышленности, ремонтных и восстановительных работах.
|
10 Сварка давлением. Технология контактной сварки. Технология сварки- технолог. Процесс получения механически неразрывных соединений, характер-ся непрерывной связью на атомно-молекулярном уровне. Весьма широко используется при изготовлении мостов, сварки конструкций. Позволяет использовать разнородные материалы, разнородные металлы, в том числе Ме и неМе, судостроение. Сваркой можно получить конструкции любой формы при толщине Ме от 0,1 до 25 мм. Формирование относительного соединения Е: - используют энергию (энергию преобразуют в тепловую посредством дугового разряда электрического луча). - химическая Е горения Основ. Виды сварочных соединений: стыковая, внахлестку, угловые, тавровые). В зависимости от степени автоматизации делят на: ручную технологию, полуатоматичекую, атоматическую. Способность материала создавать прочное соединение называется сваривоимость. Разделяют 2 основных способа сварки: плавление, давление. Сварка давлением (контактная) – группа способов получения сварочного соединения в результате сваривания деталей, проходящих через них токов, последствием пластической деформации. Q= У2*R*T R= P-S, U = 3-8В, У= 1000А
|
11. Технология литейного произ-ва. Межотраслевые технологии-техн-и, кот-ые использ-ся в 2-х и более отраслях промышл-ти. Сущность литья-получение отливок-литых метал.изделий путем заливки расплавл.маталла или сплава в литейную формулу. (За 2000-3000 гг до н.э. бронза, 17-18 вв. чугунное литье, сер.20 ы. алюминий, магний, титан). Значение: * в машиностр.масса литых деталий 50% от массы изделий * в станкостроении 80% * в тракторостроении 60% Литьем получают детали, как простой, так и весьма сложной формы с внутр.полостями. КИМ (коэффиц-т использ-я металла) = Способы литья:
Технологическая схема в глин.-песч.формы => =>охлаждение с отливкой=>извлеч-е отливки=>обрубка лишних литников=>очистка отливки=>готовое изделие Литейные сплавы: чугун, углеродистые иллигриванные стали, бронза, латунь, сплавы магния, алюм., титана. Формовочные материалы имеют 3 составляющие: 1) огнеупорная основа (кварцевый песок, циркон, оксид магния) 2) связующий материал (глина, синтетич.смолы, жидкое стекло, спец.технол.добавки, кам-угольн.пыль, асбестовая крошка) Формовка – машинная, ручная. Изготовление: Изготовл.из дерева (пластмассы), представл.собой будущую деталь, но на 3-5% больше, чем по чертежу. Структура литейных изделий. 72% чугунное , 23% стальное , 5% цвет.мет-лы (медные , алюмин. ) Нельзя разливать на воздухе=>литье осущ-ся в вакууме, аргоне или под флюсом. (авиокосм., ядер.энерг-ка,судостр.) Технол-ия литейного пр-ва относится к прогрессивным видам. Основные направления развития: автоматизация произв.процесса, применение слож.композиц.сплавов. Жидкотекучесть-степень подвижности металла в жидк.состоянии. |
|
12. Техн-я пластической деформации металлов: прокатка, штамповка, прессование, волочение. Исход.материалла: малоуглеродистые и цветные сплавы, пластмассы, керамика, стекло. Высокая производ-ть, хор.кач-во изделий. Обраб-ка метал-ов давлением-предание материалу формы, размеров и физ-мех.свойств без нарушения его сплошности путем пластической деформации. Напряжение: Давл.только для пластич. Виды пласт.обраб-ки: горячая (давл. При tнагрева=0,65-0,75), холодная (комнатн.t) В настоящее время виды обработки давл.: прокатка, волочение, штамповка, прессование, ковка. ПРОКАТКА (ей обраб.80% стали РВ) Виды: продольная, поперечная, винтовая , Процесс осущ.в прокатных станах, к-е имеют разн.назв-я: 1) блюминг (на выходе квадратная заготовка), 2) слябинг (прямоуг.). продукция прокатки наз. сортаментом, различаются по форме, длине, сечении (круг, квадрат, 6-тигранник, полоса, лист, уголок, тавровая балка, твеллер, рельс). Холодная прокатка лист, лента h (толщина)=0,2-5мм, b (ширина)=200мм-2500мм Годная h=0,25-1,5мм, b (ширина)=200мм-2500мм Осн.продукция: листы, рельсы, труба, колеса, шары. ВОЛОЧЕНИЕ (особый вид обработки металла давал-м,при к-ом обрабатываемый металл обычно в хрлод.состоянии протягивается через отверстия волочильной доски, назыв-м глазком или фильерой). Мет-лы,к-е обраб-ся: высокопроч.сталь, твер.сплавы, алмазы. Исход.материалы: прутки с d=5-12мм (протягивают через 4-12 отверстий с уменьшающ.диаметром), оджиг+смазка пов-ти. Получают: проволоку d=0,1мм-4мм из: стали, вольфрама, молибдена, серебра, золота. Волочением можно получить трубы малого диаметра. ПРЕСОВАНИЕ (вид обр-ки мет.давл..,при к-м металл,заключенный в заскнутую форму, выдавлив-ся через отверстии меньшего диаметра, чем исходная заготовка). , толщина стенки=1,5-15мм. Исход.матер-лы: пласт.матер. (малоугл.стали, алюм., медные сплавы). Прутки d=3-250мм, Трубы d=20-560мм ШТАМПОВКА(способ изгот.изд-я давл.с помощью спец.инструментов-штампов,рабочая полость к-й определ.конструкцию конечной детали). Виды: 1)горячая, холодная (объемная) Методом объемной штамповки изготавл.изделия сложной формы: шестерные, калечные валы, рычаги, кронштейны. Листовая штамповка чаще всего использ-ся для изготовл-я как пустых деталей 2)тонколистовая (толщина <=4мм), толстолистовая (4-15мм) Виды операций при листовой штамповке: разделительные (резка, вырубка, пробивка), формообразующие (гибка, формовка, вытяжка), штампосборочные (автомобилестр-е, составл.60-80%). Достоинства ЛШ: 1) высокая производит-ть, автоматизация 2) маленькие отходы металлов 3) возможность получения тонкостенных, легких и жестких деталей. СВОБОДНАЯ КОВКА (в единич.или мелкосер.произ-ве, неск.10-ов г до 100-тен тонн). Виды: ручная (гвозди, подковы), машинная. Недостатки: низкая точность размеров, малая степень механизации. В структуре предпр-я технол.металлов давл-м осущ-ся в кузнечных или кузн.-пресовых цехах, технол.относ-ся к виду заготовительного произ-ва.
|
13. Техн-я пр-ва полимеров. Полимеры (от греч. polymeres - состоящий из многих частей, многообразный), химические соединения с высокой молекулярной, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей. Классификация. По происхождению 1) Природные (белки, нуклеиновые кислоты) 2) Синтетические (полиэтилен, полипропилен). По расположению атомов: 1) линейные (каучук натуральный); разветвленные (амилопектин); сшитые (отверждённые эпоксидные смолы). П., макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами Свойства и важнейшие характеристики. Св-ва линейных: способность образовывать высокопрочные анизотропные волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. П. могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Получение. Природные П. образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов. С помощью экстракции, фракционного осаждения и др. методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические П. получают полимеризацией и поликонденсацией. Применение. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из П. применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.
|
14. Т-я механообраб-ки: токарная, фрезерная, сверлильная. Т-я механ-ки: точение, сверление, фрезерование, шлифование, строгание, прошивание. Отделочные операции: полирование, притирка, доводка. СВЕРЛЕНИЕ (наиб.распростр.метод получения отверстий в сплошном матер-ле; главное движ-е-вращательное, а движ-е подачи-поступательное.) Отверстия-сквозные, глухие. По конфигурации- цилиндрич., конические и др. Сверла: спиральные, перовые, центровочные, глубокосверление. Dсв=0,1-80мм. Сначала: 5мм, потом 20мм. Первое отверстие дает направление. Фрезерование (от фр. «клубника»)-основ.движ.-вращение (в форме звездочки). Можно получить ступенчатую пов-ть, а также в форме переверн.буквы П.
|
15.Шлифование — совокупность видов абразивной обработки материалов как чистовая и отделочная операция Шлифование используется для обработки и сглаживания поверхности твердых и хрупких материалов. Для этого употребляют твердый зернистый песок или более твердый наждак, насыпают его на твердую поверхность и трут об нее обрабатываемый предмет. Угловатые зерна, катаясь между обоими поверхностями, производят большое число ударов, от которых разрушаются понемногу выдающиеся места этих поверхностей, и округляются и распадаются на части сами шлифующие зерна. Если же одна из поверхностей мягкая, зерна в нее вдавливаются, остаются неподвижными, и производят на второй поверхности ряд параллельных царапин; в первом случае получается матовая поверхность, покрытая равномерными ямками, а во втором — так называемый «штрих», сообщающий поверхности блеск, переходящий в полировку, когда штрих так мелок, что становится незаметным для глаза. Так, при шлифовке двух медных пластинок одной об другую с наждаком, обе получаются матовыми, а тот же наждак, будучи наклеен на поверхность бумаги, сообщит при трении об латунной поверхности блеск. Полирова́ние — механическая обработка материалов с помощью мелких абразивов. Является отделочной операцией обработки металлических и неметаллических поверхностей. Суть полирования — снятие тончайших слоев обрабатываемого материала механическим, химическим или электролитическим методом и придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска. |
16.Биотехнология — технология, использующая биологические системы, живые организмы или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения. Чаще всего применяется в медицине, пищевой промышленности и в научных исследованиях. Учитывая, что биотехнология активно развивается и структура её окончательно не определилась, можно говорить лишь о тех видах биотехнологии, которые существуют в настоящее время. Это клеточная биотехнология — прикладная микробиология, культуры растительных и животных клеток (об этом шла речь, когда мы говорили о микробиологической промышленности, о возможностях клеточных культур, о химическом мутагенезе). Это генетическая биотехнология и молекулярная биотехнология (они обеспечивают «индустрию ДНК»). И наконец, это моделирование сложных биологических процессов и систем, включающее инженерную энзимологию Кисломолочные продукты и напитки - это продукты, получаемые из цельного, обезжиренного, нормализованного молока или сливок путем внесения заквасок и создания условий для сквашивания нормализованной смеси и получения сгустка. Кисломолочные продукты обладают ценными диетическими и лечебно-профилактическими свойствами. Они содержат все составные части молока, но в более усвояемой форме. В результате жизнедеятельности заквасочной микрофлоры продукта образуются такие вещества, как молочная кислота, спирт, углекислый газ, антибиотики, витамины, которые благоприятно воздействуют на организм человека, нормализуют деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствуют развитию патогенной микрофлоры, повышают иммунитет. Существуют два способа получения кисломолочных продуктов: резервуарный и термостатный. |
18. сборка – заключительный процесс в машиностроении. Технология сборки – последовательное соединение деталий в готовый продукт. Конве́йер (англ. convey - перевозить)— машина, передвижная лента для перемещения сыпучих или штучных веществ и деталей. В зависимости от тягового и грузонесущего органа конвейеры бывают * Роликовые * Винтовые * Пластинчатые * Ленточные * Качающиеся * Цепные Необходим для конвейерной сборки - сборки на движущемся конвейере рабочими или при помощи автоматики. Расстановка рабочих или автоматов на линии конвейерной сборки осуществляется с учётом технологии и последовательности сборки или обработки деталей, с тем чтоб добиться эффективного разделения труда 1908г. - Генри Форд создаёт поточное производство на основе конвейера. Стационарная сборка характеризуется тем, что все детали и узлы подаются на собираемый пост (стенд). При подвижной сборке собираемые узлы машины последовательно перемещаются по всем постам в определенный промежуток времени. При этом каждый пост оснащен специальным оборудованием и инструментом, которые необходимы для выполнения собираемых работ на рабочем посту. Стационарную сборку можно производить двумя способами: а) концентрированным (без расчленения сборочных работ) и б) дифференцированным (по методу расчленения). Концентрированный метод сборки предусматривает выполнение всех сборочных работ машины одним рабочим или бригадой. Этот способ имеет слишком продолжительный цикл сборки и особенно, когда собираемая машина имеет большую трудоемкость. Кроме того, концентрированный метод сборки при большом количестве машин требует больших производственных площадей, оборудования и специального сборочного инструмента. Концентрированный метод сборки может быть экономически оправдан в опытном и индивидуальном производствах. Характерной разновидностью концентрированного метода сборки является бригадный. Причем бригадный метод является первым шагом к расчленению процесса сборки и специализации отдельных рабочих (сборщиков) на определенной группе операции узлов машины. |
19Сырье→ Материалы→ Продукция По химическому составу: • Металлы и сплавы • Пластмассы • Керамические материалы • Композиционные материалы По назначению: • Конструкционные • Электротехнические • Жаропрочные и жаростойкие • Инструментальные • Пористые (фильтры) • Фрикционные • Антифрикционные Основные материалы образуют материально-вещественную основу производимого продукта и входят в его состав, а вспомогательные используются лишь в процессе производства. С точки зрения используемых технологий различают: • Материалосберегающие • Безотходные • Малоотходные |
20Чугуном называется сплав железа и углерода. Причем содержание углерода составляет 4-6% от общей массы. Для производства чугуна применяют доменный процесс. В данном процессе используют следующее сырье: железная руду (Fe3O4), кокс (С), флюсы (CaCO3, MgCO3 и др.). В процессе шихты под определенной температурой происходит разделение готового чугуна и шлака. Шлак - побочный продукт при производстве чугуна. Все чугуны подразделяются на:
Марки чугунов аналогичны марка стали, только в них не учитываются дополнительные химические элементы, как например хром и никель. Чугуны используются для производства бытовых товаров, промышленных и на производстве для изготовления конечного продукта. |
21Сталь – сплав железа и углерода, в котором процентное содержание углерода 2 и меньше %, с другими дополнительными элементами. Основные методы производства стали:
Стали делятся на 2 группы:
Маркировка сталей. 12Х2Н4А, где 12 –количество С в 100 долях %, т.е. 0,12% С Х 2– 2% хрома Н4 – 4 % никеля А – высококачественная сталь Остальная часть – железо (Fe). Основные физико- механические эксплуатационные характеристики стали и сплавов приводятся в справочниках – марочниках.
|
22Композиционные материалы: - это искусственные материалы, получаемые сочетанием компонентов с различными свойствами. Одним из компонентов является матрица (основа), другим - армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала. В качестве матриц используют полимерные, металлические, керамические материалы. Упрочнителями служат волокна - стеклянные, борные, углеродные, органические, нитевидные кристаллы (карбидов, берилов, нитридов и др.) и металлические проволоки, обладающие высокой прочностью и жесткостью. При составлении композиции эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиций. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, количественного соотношения и прочности связи между ними. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно, в зависимости от назначения, получать материалы с требуемым и значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости или получать композиции с необходимыми специальными свойствами, например магнитными и т. п. Требования к КМ:
Строение КМ: Классификация по матрицам: - с металлической матрицей - с полимерной матрицей - с керамической матрицей Классификация по элементу упрочнения: - дисперсно-упрочненные (упрочнитель в виде дисперсных частиц) - волокнистые (упрочненные волокнами или нитевидными кристаллами) - слоистые (полученные прокаткой или прессованием разнородных материалов) Содержание упрочнителя в композиционных материалах составляет 20-80 % по объему. Свойства матрицы определяют прочность композиционного материала при сжатии и сдвиге. Свойства упрочнителя определяют прочность. Карбоволокниты (углепласты) - это композиции из полимерной матрицы и упрочнителей в виде углеродных волокон. Для полимерной матрицы используются полиимиды, эпоксидные и фенол формальдегидные смолы. Карбоволокниты используют в химической, судостроительной и авиационной промышленности. Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлы, армированные волокнами - композиционные материалы с металлической матрицей и упрочнителями в виде волокон. Упрочнителями служат волокна бора, углеродные волокна, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений, вольфрамовая или стальная проволока. Матричный материал выбирают из учета назначения композиционного материала (коррозионная стойкость, сопротивление окислению и др.). В качестве матриц используют легкие и пластичные металлы, алюминий, магний и их сплавы. Количество упрочнителя составляет по объему 30-50%. Металлы, армированные волокнами, применяются в авиационной и ракетной технике. |
23/ К неметаллическим материалам относятся полимерные материалы органические и неорганические: различные виды пластических масс, композиционные материалы на неметаллической основе, каучуки и резины, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, а также графит, стекло, керамика. Такие их свойства, как достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности, светопрозрачность, химическая стойкость, диэлектрические свойства, делают эти материалы часто незаменимыми. Они находят все большее применение в различных отраслях машиностроения. Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Пластмассы: занимают второе место по применению после металлов и сплавов; легкообрабатываемые. Пластмасса – материал, содержащий в себе полимер, находящийся в период формирования изделия в вязкотекучем состоянии, а при эксплуатации – в твердом. n=20-100 – жидкое состояние n=2000-3000 – эластичное n>3000 – твердое Полимеры могут быть природными (каучук, целлюлоза) и искусственными, синтетическими – нефть.Пластмассы в зависимости от поведения при повышенных температурах подразделяются на термопластичные и реактопластичные. Основные технологии переработки пластмассы:
Важнейшие виды пластмассы: полиэтилен, поливинилхлорид, тефлон (хлоропласт), полистирол, полиформальдегид, реактопласты, эпоксидные смолы и т.д. Области применения: Машиностроение, приборостроение, авиа- и автостроение, электро- и радиотехника, промышленность средств связи, легкая, пищевая и химическая промышленность, в с/х. ПОЛИМЕРЫ (от поли... и греч. meros — доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (напр., полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе — органические, элементоорганические, неорганические полимеры. Полимеры — основа пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клеев, ионитов. Из биополимеров построены клетки всех живых организмов. Термин «полимеры» введен Берцелиусом в 1833.Выбор состава композиции зависит от свойств основного полимера и способности его совмещаться с добавками, заданных физико-механических свойств и качеств композиции (твердость, горючесть, морозостойкость), а также от способности перерабатываться.Добавки к полимеру могут существенно изменить его первоначальные физико-механические свойства: плотность, прочность, электро- и теплопроводность и т. д. По своему агрегатному состоянию полимеры могут быть жидкими (растворы, эмульсии, вязкие массы) и твердыми (гранулы, порошки, куски).Широкое применение пластических масс определяется их ценными физическими и химическими свойствами, высокими технико-экономическими показателями. Для органических полимеров и пластмасс на их основе характерна низкая плотность (от 0,9 до 1,2 г/см3), поэтому пластмассы обладают наибольшей среди конструкционных материалов прочностью, отнесенной к плотности. Многие пластмассы отличаются высокой химической стойкостью.Полимеры и пластмассы на их основе обладают высокими диэлектрическими свойствами; неполярные полимеры (полиолефины, фторопласт) являются непревзойденными диэлектриками и широко применяются в электро-, радиотехнике и радиоэлектронике.Пластмассы имеют низкую теплопроводность (в 70 — 220 раз ниже теплопроводности стали), что позволяет их использовать в качестве теплоизоляторов. Многие пластмассы обладают достаточной механической прочностью, гибкостью, морозостойкостью и теплостойкостью (например, фторопласт может применяться при температурах от — 269 до + 260 °С), прекрасными фрикционными и антифрикционными свойствами. Ценными являются оптические свойства некоторых пластмасс (полиметилметакрилат, полистирол, поликарбонаты), а также способность некоторых видов синтетических полимеров (ионообменные смолы) поглощать из водных растворов ионы химических соединений, которые затем удаляются при регенерации ионитов |
24. В зависимости от поведения под действием теплоты и давления пластмассы условно делятся на две группы: термопласты и реактопласты. Термопласты (термопластические материалы) под действием температуры и давления переходят в пластическое состояние, не претерпевая существенных химических изменений, причем их превращения обратимы. Бракованные отпрессованные изделия и отходы производства могут быть вновь подвергнуты обработке с целью получения новых изделий, что повышает эффективность применения таких материалов. Реактопласты (термореактивные пластмассы) под воздействием теплоты и давления подвергаются необратимым изменениям в процессе переработки. Изделия, изготовленные из этих пластмасс, вторично переработать нельзя. Целесообразность и эффективность применения пластмасс для изготовления различных изделий, деталей машин, механизмов, приборов обусловливается широким комплексом свойств пластических масс: легкостью и простотой переработки в изделия, красивым внешним видом, низкой себестоимостью. Особенность пластмасс заключается в том, что при повышении температуры они из твердого состояния переходят в жидкое (вязкоте-кучее) через высокоэластичное состояние. Наиболее распространенными методами формообразования заготовок и изделий из пластмасс в вязкотекучем состоянии являются: компрессионное прессование, литье под давлением, экструзия, вальцевание, каландрирование и др. Компрессионное прессование применяют для формования реактопластов (фенопластов, аминопла-стов), которые в исходном состоянии представляют собой пресс-порошки и таблетки. Таблетки в зависимости от материала дозируют по массе или объему. Литье под давлением применяют для получения изделий из термопластов на специальных литьевых машинах. Экструзия производится на специальных машинах — экструдерах. Методом экструзии получают изделия из термопластов (поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена): трубы, шланги, стержни и тонкие пленки (толщиной 40 — 400 мкм) путем раздувания воздухом трубной заготовки. Вальцевание и каландрирование применяют для получения листовых изделий и пленок из пластмасс (винипласта, пластиката). Переработку пластмасс в высокоэластичном состоянии выполняют вакуум-формованием, формованием сжатым воздухом и др. По методу вакуум-формования получают различные изделия из стеклопластиков. Формование сжатым воздухом— метод формования, который применяют только для термопластов (винипласт, полистирол, плексиглас, целлулоид и пр.). К обработке пластмасс в твердом состоянии можно отнести разделительные операции и штамповку, которая состоит в основном в формообразовании изделий из листовых пластических материалов с помощью штампов. Основными методами формообразования резинотехнических изделий являются методы пластической деформации: экструзия, горячее и холодное прессование, литье под давлением.
|
25. Керамика. Новая технологическая и электротехническая керамика. Состав и свойства. Область применения. Керамика (от греч. – глина, гончарное искусство), изделия, изготовленные из природных глин. Пр-во к. насчитывает многие тысячи лет. К. принято подразделять по хар-ру стр-ры (грубая, тонкая); по обл. применения (строительная, хозяйств. - бытовая, техническая, огнеупоры). Строит. к.: грубозернистая (черепица, дренажные и канализационные трубы); мелкозернистая (глазурованные плитки, плитка д/полов, санитарные изд. (ванны, унитазы)). Хоз.-быт.: фарфоровые изд., фаянсовые, гончарные. Техн. к.: этектротехнич изд., конденсатоы, проводящая и сверх провод. к., биокерамика. Исходным сырьем для к. явл-ся глина и большое количество различных солей и окислов: каолины, полевые шпаты, кремний содержащие материалы, тальки - природные пластичные мат-лы; искусственные непластичные мат-лы производимые промышленностью - технический глинозем и корунд, диоксиды циркония и титана, оксид бериллия, карбонаты бария и стронция. Свойства керамики зависят от состава смеси ( химического и процентного соотношения веществ ), режима обработки. Св-ва к.: прочность - спос-ть твердого тела сопротивляться разрушению; ползучесть (крип) – необратимая без изменения сплошности деформация тела под действием постоянного напряжения и пост. повышения темп.; длительная прочность – спос-ть к. находиться значительное время в напряженном состоянии при выс. темп; деформация под нагрузкой – в-на сжатия станд образца под действием пост. нагрузки в 0,2 МПа при его нагревании; теплоемкость – кол-во теплоты, к-рое необходимо подвести к телу,для повышения темп. на10; теплопроводность – спос-ть переносить теплоту; термостойкость – спос-ть к., не разрушаясь, противостоять резкому изменению темп.; испаряемость к. – св-во, характеризующее потерю массы в р-те действия на нее выс. темп. и газовой среды печи; старение к. - изменение стр-ры и св-в к. при длит. воздействии выс. темп.; огнеупорность – спос-ть керам. мат-лов противостоять, не расплавляясь, действию темп.; постоянство объема при выс. темп. - св-во огнеупоров сохранять первонач. размеры изд. в ходе длит. пребывания при выс. темп.; хим. (коррозионная) стойкость – спос-ть керам. мат-лов противостоять разрушающему действию агрессивных сред; радиационная стойкость. Электротехн. к, обширная группа используемых в промышленности керамических материалов (стеатитовая к., титановая к., пьезоэлектрическая к.), обладающих прочностью и необходимыми электротехн. св-вами. В пр-ве к. этого типа исп-ся мин. сырьё и др. исходные мат-лы высокого качества. Спекание производится в туннельных и конвейерных печах с автоматического регулированием режима обжига. Детали и сборочные единицы из керамики широко применяют в электронике, автоматике, телемеханике, вычислительной технике, квантовой электронике, стр-ве и др. |
26. Совр. инструментальные мат-лы. Спеченные твердые сплавы на основе карбида вольфрама. Состав, структура, св-ва. Ист. развития обр-ки Ме показывает, что одним из эффективных путей повышения производ-ти труда в машиностр-и явл-ся прим-е новых инструмент. мат-лов. Режущий инструмент работает в усл. больших нагрузок, выс. темп., высоких коэффициентах сухого трения и должен обладать особыми св-вами: - Твердость должна быть на 20-30% выше твердости обрабатываемого материала. - Красностойкость – спос-ть мат-ла сохранять высокую твердость при выс. темп. В наст. время для изг-ния режущих элементов инструментов прим-ся инструмент. стали (углеродистые, легированные и быстрорежущие), тв. сплавы, минералокерамические материалы, алмазы и другие сверхтвердые и абразивные мат-лы. Инструментальные стали. 1.Углеродистые инструмент. C(углерод)=0,9-1,3% (У10А, У11А, У12А). У них твердость в закаленном состоянии HRC 60-62, но низкая красностойкость 200-250(C., Vр=15-18м/мин. Исп-ся для изг-ния ручного режущего инструмента. 2.Легированные инструмент.: Сr, W, Vo, Ni, C (добиваются повышенных режущих св-в. (XBГ, 9XC, XГ); HRC 62-64; красностойкость 250-300(C; Vр=15-25м/мин. Прим. для сложного фасонного режущего инструмента. 3.Быстрорежущие до 19% W,Co,Cr; HRC 62-65; красностойкость 600-700(C; Vр до 80 м/мин. Прим. в виде пластинок, насажденных на державку. Тв. сплавы - это тв. р-р карбидов WC, TiC, TaC в кобальте Co. Получаются методом порошковой металлургии. В основном исп-ся в виде пластинок разных форм, к-рые насаживаются на державку. 1) на основе карбида вольфрама и кобальта. Это сплавы группы ВК (ВКЗ, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15). Эти сплавы состоят из зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом. В марке сплавов цифра показывает % содержание кобальта. Например, сплав ВК8 содержит в своем составе 92 % карбида вольфрама и 8 % кобальта. Обр-ка чугунов, тв. Ме. 2) титановольфрамовые. Обр-ка сталей. 3) титанотанталовольфрамовые Пластинки тв. сплавов обладают выс. тверд. HRC 86-92., красностойкость 800-1000(С, Vр до 400 м/мин. Большой недостаток – высокая хрупкость. Тв. сплавы – основной инструмент. мат-л для самого широкого круга инструментов. Позволяет обрабат. самые вязкие и стойкие стали и сплавы. Минералокерамика - синтетич. мат-л на основе глинозема. Получают пластинки большой твердости, высокая красностойкость 1200С, выс. износостойкость. Очень хрупкий мат-л, прим-ся только в чистовой обработке (в основном точение), без ударов и вибрации. Алмаз и др. сверхтвердые мат-лы. Алмаз как инструмент. мат-л получил в посл. годы широкое прим-е в машиностр-и. В наст. время выпускается большое кол-во разнообразного инструмента с использованием алмазов: шлифовальные круги, пасты и порошки для доводочных и притирочных операций; применяют для изг-ния алмазных резцов, фрез, сверл и др. режущих инструментов. Алмаз представляет собой одну из модификаций углерода кристаллич. строения. Алмаз – самый твердый из всех известных в природе минералов. Выс. твердость алмаза объясняется своеобразием его кристаллич. строения, прочностью связей атомов углерода в кристаллич. решетке, расположенных на равных и очень малых расстояниях друг от друга. Коэффиц. теплопроводности алмаза в два и более раза выше, чем у сплава ВК8, поэтому тепло от зоны резания отводится сравнительно быстро. В наст. время освоено промышл. пр-во синтетич. алмазов из графита при больших давлениях и выс. темп. К числу новых видов инструмент. мат-лов относятся сверхтвердые поликристаллы на основе алмаза и кубического нитрида бора. Сверхтвердые поликристаллы на основе алмаза особенно эффективны при резании таких материалов, как стеклопластики, цветные металлы и их сплавы, титановые сплавы. Прим-е сверхтвердых синтет. мат-лов оказывает существенное влияние на техн-ю машиностр-я, открывая перспективу замены во многих случаях шлифования точением и фрезерованием. Абразивные материалы. Прим-ся для изгот-ния абразивных инструментов, применяемых при абразивной обр-ке, к-рая обеспечивает получение наивысшей точности и чистоты поверхности. Их получают в виде хрусталиков. Мат-л имеет выс. твердость, красностойкость 1800-2000 С |
27. Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии. Термин коррозия происходит от латинского "corrosio", что означает разъедать, разрушать. Этот термин характеризует как процесс разрушения, так и результат. Среда, в к-рой Ме подвергается коррозии (коррозирует) называется коррозионной или агрессивной средой. В случае с Ме, говоря об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействия Ме со средой. Физико-химическая сущность изменений, к-рые претерпевает Ме при коррозии является окисление металла. Любой коррозионный процесс является многостадийным: 1) Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности Ме. 2) Взаимодействие среды с металлом. 3) Полный или частичный отвод продуктов от поверхности Ме (в объем жидкости, если среда жидкая). Коррозионный процесс явл-ся самопроизвольным. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии Ме явл-ся термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде. Классификация коррозионных процессов. 1. По механизму процесса: химическая и электрохимическая к. Ме. Хим. к. - это взаимодействие Ме с коррозионной средой, при к-ром окисляется Ме. Так протекает окисление большинства Ме в газовых средах, содержащих окислитель (напр., окисление в воздухе при повышении температуры) Электрохим. К. - это взаимодействие Ме с коррозионной средой, при к-ром скорость ионизации атомов Ме зависят от электродного потенциала Ме. Так протекает взаимодействие Ме с кислотами. 2. По характеру коррозионного разрушения. Общая или сплошная к., при к-рой коррозирует вся поверхность Ме. Она делится на равномерную, не равномерную и избирательную, при к-рой коррозионный процесс распр-ся преимущественно по какой-либо структурной составляющей сплава. Местная к., при к-рой коррозируют определенные участки металла: а) к. язвами (коррозионные разрушения в виде отдельных средних и больших пятен (к. латуни в морской воде)) б) межкристаллическая к. (процесс к. распространяется по границе металл-сплав (алюминий сплавляется с хромоникелем)). 3. По условиям протекания процесса. а)Газовая к. - это к. в газовой среде при выс. темп. (жидкий Ме, при горячей прокатке) б)Атмосферная к. - это к. Ме в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавление кровли, к. обшивки самолета). в)Жидкостная к. - это к. в жидких средах: как в р-рах электролитов, так и в р-рах не электролитов. г)Подземная к. - это к. Ме в почве д)Структурная к. – к. из-за структурной неоднородности Ме. е)Микробиологическая к. – р-тат действия бактерий ж)К. внешним током - воздействие внешнего источника тока (анодное или катодное заземление) з)К. блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту. и) Контактная к. - сопряжение разнородных электрохимических Ме в электропроводящей среде. к) К. под напряжением – одноврем. воздействие коррозионной среды и механ. напряжения. Проблема защиты Ме от к. возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить Ме от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими Ме. Задачей химиков было и остается выяснение сущности явлений к., разработка мер, препятствующих или замедляющих её протекание. К. Ме осущ-ся в соотв-вии с законами природы и поэтому ее нельзя полностью устранить, а можно лишь замедлить. В зав-ти от хар-ра к. и усл. ее протекания прим-ся различные методы защиты Ме от к. Выбор того или иного способа опр-ся его эффективностью в данном конкретном случае, а также экономич. целесообразностью Методы защиты Ме от к. можно разделить на несколько групп: изменение свойств конструкционного мат-ла (подбор конструкционного мат-ла; термообработка; поверхностная обработка (пассивация, аморфизация и др.)); Иименение св-в окр. среды (осушение воздуха; снижение содержания О2; ингибирование; снижение содержания агрессивных компонентов); изменение хар-ра взаимодействия конструкционного мат-ла со средой на границе раздела сред (нанесение защитных покрытий для изоляции конструкционного мат-ла от окр. среды (лакокрасочных, металлических, оксидных, облицовки); катодная поляризация (анодные защитные покрытия, катодная защита); устранение анодной поляризации (защита от контактной к., устранение блуждающих токов и т. д.); рациональное проектирование (выбор конструкц. мат-лов, устранение зазоров) |