книга_28

Промінь лазера особливий. У нього електромагнітні коливання когерентні та абсолютно паралельні між собою, що дає можливість за допомогою оптичної системи сфокусувати його в дуже малій точці. Це дає можливість сконцентрувати енергію променя на невеликій площині та отримати температуру, достатню для плавлення металу.

Зварювання лазерним променем можна здійснювати через оптичне прозоре середовище. Це дає можливість зварювати деталі у вакуумі. У балоні з скла розміщують деталі для зварювання, з нього відкачують повітря, а потім на місце зварювання спрямовують лазерний промінь і деталі зварюють. Звичайно таким методом зварюють дуже малі деталі для електронного обладнання, спеціального обладнання.

Велика густина потужності, локальність нагріву, мала зона термічного впливу зменшує деформацію виробів і дозволяє виконувати зварювання біля термочутливих елементів електронних схем.

Зварювання електронним променем. При зварю-ванні електронним променем зварювання відбувається методом плавлення металу деталей, які з’єднуються. Тепло для розплавлення металу виділяється при бомбардуванні його потоком електронів.

Потік електронів створюється спеціальною електрон-ною пушкою. Катод пушки, завдяки термо-електронній емісії, створює хмарку електронів, які анодними напругами розганяються до великої швидкості. При ударі електронів по поверхні ме­талу їх кінетична енергія перетворюється в теплову, що спри­чиняє значне нагрівання металу.

Таке зварювання можливе лише у вакуумі, бо потоку електронів можна надати великої швидкості тільки у вакуумі. Це і обумовлює використання зварювання елек-тронним променем. При електроннопроменевому зва-рюванні забезпечується велика концентрація нагріву, температура в точці зварювання досягає температури випаровування металу. Це дозволяє здійснювати смерд-ління таких матеріалів, як сапфір, рубін, алмаз, тверде скло тощо. Завдяки високій густині енергії електронний промінь може забезпечити глибоке проплавлення місць з’єднань.

Варіанти підсумкової контрольної роботи з курсу «Металознавство і зварювання»

Варіант 1

1. Накресліть криву охолодження заліза. Покажіть на ній температури критичних точок. Поясніть перетворення, які відбуваються в залізі при охолодженні.

2. Чому шахта доменної печі має форму прямого зрізаного конуса, а заплечники – оберненого?

3. Які передбачаються припуски при виготовленні моделей для лиття в піщано-глиняні форми?

4. Як визначають твердість зерна металу?

Варіант 2

1. Поясніть, чому метали і сплави мають ізотропію властивостей.

2. Яка футіровка використовується в доменних печах, конвертерах, мартенівських, електродугових та індук-ційних печах?

3. Опішить технологію виготовлення і склад піщано-глиняних сумішей.

4. Як визначити величину зерна металу?

Варіант З

1. Які дефекти є в будові реального металу? Поясніть їх.

2. Поясніть процеси виробництва чавуну.

3. Опішить технологію лиття по виплавляємим моделям.

4. Які ознаки крихкого злому металу?

Варіант 4

1. Які є методи вивчення будови металу? Поясніть їх.

2. Назвіть і поясніть основні етапи підготовки залізних руд до плавки.

3. Поясніть технологію лиття наморожуванням.

4. Які ознаки в’язкого злому металу?

Варіант 5

1. Як визначити хімічний склад металу?

2. Поясніть процеси бездоменного виробництва металопродукції.

3. Поясніть технологію лиття в оболонкові форми.

4. Які ознаки втомного злому металу?

Варіант 6

1. Чому метал є полікристалічним, а не монокриста-лічним тілом?

2. Яким вимогам повинне відповідати металургійне паливо?

3. Опишіть технологію лиття вакуумним всмокту-ванням.

4. Які міжатомні зв’язки проявляються в металах?

Варіант 7

1. Чим відрізняється процес кристалізації чистого металу від сплаву?

2. Які недоліки характерні для бесемерівського і томасівського способів виробництва сталі? Як їх усунули в кисневих конверторах?

3. Чим відрізняється вольт-амперна характеристика зварювальних трансформаторів від силових?

4. Як визначити величину зерна в металах?

Варіант 8

1. При яких умовах у сплавах утворюється твердий розчин, механічна суміш і хімічна сполука?

2. Які процеси відбуваються при переробці чавуну в сталь?

3. Яким вимогам повинен відповідати зварювальний трансформатор?

4. Які причини виникнення в металах раковин?

Варіант 9

1. Яка розчинність вуглецю у фериті, перліті, цемен-титі та аустеніті? Як їх розрізнити при мікроструктурному аналізі?

2. Які періоди характерні для переробки чавуну в сталь у кисневих конверторах. Поясніть їх.

3. Яким вимогам повинні відповідати електроди для електродугового зварювання?

4. Які домішки в металах є шкідливими та як зменшити їх кількість?

Варіант 10

1. За допомогою правила фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 0,1 %.

2. Поясніть роботу мартенівських печей.

3. Опішить технологію термітного зварювання.

4. Які домішки спричиняють у сталях явища «червоноломкісь» та «синьоломкість»?

Варіант 11

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 0,2%.

2. Поясніть роботу електродугової печі.

3. Опишіть технологію електрошлакового зварю-вання.

4. Які закони лежать в основі обробки металу тиском?

Варіант 12

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 0,3%.

2. Поясніть роботу індукційної печі для виробництва сталі.

3. Поясніть процеси, які супроводжують контактне зварювання.

4. Дайте порівняльну характеристику гарячій та холодній прокатці металу.

Варіант 13

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 0,7%.

2. Чому після електрошлакового переплаву власти-вості сталі покращу­ються?

3. Як за допомогою зварювання тертям зварити два довгих стержні?

4. Як прокатують труби?

Варіант 14

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 0,8%.

2. Поясніть процес плазменого зварювання металів.

3. При яких умовах можливе газове різання металів?

4. Поясніть явище наклепу та рекристалізації.

Варіант 15

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 1,2%.

2. Поясніть технологію електропроменевої плавки сталі.

3. Дайте порівняльну характеристику електро-дугового та газового зварювання.

4. Як виготовляють дріт?

Варіант 16

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження сталі з вмістом вуглецю 3%.

2. Поясніть основні етапи виробництва міді.

3. Яка відмінність між зварюванням і паянням металів.

4. Поясніть деформації ковзанням і двойникуванням.

Варіант 17

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження чавуну з вмістом вуглецю 4,3%.

2. Поясніть процеси вогневого та електролітичного рафінування міді.

3. Які є способи боротьби з усадочними раковинами в сталевому злитку.

4. Яка відмінність між штамповкою і пресуванням металу.

Варіант18

1. Користуючись правилом фаз побудуйте криву охолодження чавуну з вмістом вуглецю 5%.

2. Як отримати глинозем.

3. Яка різниця між цементацією і азотуванням.

4. Чому виготовляють латуні з вмістом цинку не більше 40%.

Варіант 19

1. Як маркують сталі? Розшифруйте склад сталі марок: Ст2, БСтЗкп, У7, У9А, У5, 9ХС.

2. Як з глинозему отримують металічний алюміній?

3. Чому після гартування твердість сталі збільшу-ється?

4. Яке обладнання використовується при вільній ковці металу?

Варіант 20

1. Нарисуйте і поясніть С-діаграму ізотермічного розпаду аустеніту.

2. Поясніть фізичні явища, які супроводжують електрохімічну корозію металів.

3. Які явища в сталях називають «перегрів» і «переплав»?

4. Дайте характеристику інструментальним матеріа-лам.

Варіант 21

1. Яка відмінність між відпалами І і II роду.

2. Опішить процеси, які супроводжують старіння дюралюмінію Д16.

3. Чим відрізняється зварювання плавленням від зварювання тиском?

4. Як отримують вироби методом порошкової металургії?

Варіант 22

1. Як загартувати зубило?

2. Як утворюється електрична дуга при зварюванні? Поясніть вольт-амперну характеристику дуги.

3. Як отримати високоміцний, ковкий і пластинчатий чавуни?

4. Поясніть явище синєломкості та червоноломкості сталей.

Варіант 23

1. Чому для заевтектоїдних сталей проводять неповне гартування?

2. Назвіть способи очистки відливок від формовочної суміші. Порівняйте їх.

3. Назвіть способи маркування чавунів.

4. Поясніть метод боротьби з корозією – протекту-вання.

Варіант 24

1. Коли застосовується нормалізація. Чим вона відрізняється від повного та неповного відпалу II роду?

2. Як отримати білий та сірий чавуни?

3. Чим відрізняються злитки киплячої, спокійної та напівспокійної сталі.

4. Як отримують порошки для порошкової мета-лургії.

Варіант 25

1. Сформулюйте правило відрізків. Приведіть прик-лади його застосування.

2. Як класифікуються метали?

3. Як відбувається штампування рідкого металу?

4. Чому низьковуглецеві сталі не гартуються?

Варіант 26

1. Як можна змінить величину зерна у металі?

2. Як здійснюють фазовий наклеп в сталях?

3. Які переваги має неперервна розливка сталі над іншими?

4. Як підібрати охолоджуючу рідину при гартуванні сталей?

Варіант 27

1. Які відбуваються фазові перетворення при нагріванні та повільному охолодженні сталі 40?

2. Опишіть технологію термомеханічної обробки сталі.

3. Які є продукти доменної плавки та як їх використовують?

4. Які матеріали називають композиційними. Де їх використовують?

Варіант 28

1. Які фазові перетворення відбуваються при нагріванні та повільному охолодженні сталі У8?

2. Термоциклічна обробка сталі.

3. Позапічна обробка сталей.

4. Антифрикційні матеріали.

Варіант 29

1. Які фазові перетворення відбуваються при нагріванні та повільному охолодженні заевтектоїдних сталей?

2. Термічна обробка кольорових металів.

3. Способи регулювання струму у зварювальних апаратах.

4. Чи всі метали можна гартувати?

Варіант 30

1. Які фазові перетворення відбуваються при нагріванні та швидкому охолодженні сталей?

2. Способи формоутворення деталей. Опишіть їх.

3. Обробка деталей холодом.

4. Як визначити тип кристалічної решітки металу?

Вимоги до підсумкової контрольної роботи

1. Номер варіанту контрольної роботи видасться викладачем.

2. Контрольна робота подається в друкованому вигляді на аркушах паперу формату А4.

3. Відповідь на кожне питання повинна бути повною. Вона повинна мати:

а) пояснення суті явищ, які супроводжують той чи інший процес (яке основне завдання процесу; які треба виконати операції для досягнення результату; при яких хімічних реакціях чи при яких термічних режимах протікає даний процес тощо);

б) короткий опис обладнання та його основне призна-чення (ескіз, креслення чи схема будови обладнання);

в) аналіз переваг та недоліків, які характерні даному процесу або обладнанню.

4. Відповідь повинна бути по суті питання.

5. Схеми, ескізи та креслення можна вклеювати в текст.

6. Контрольна робота повинна бути виконана в установлений термін, своєчасно подана викладачу і захищена в установленому порядку.

7. Відповідь на кожне питання завершується пере-ліком використаної літератури.

ДОДАТКИ

Найважливіші константи

Радіус земного екватора R_е = 6378,79 km.

Маса Землі М = 6,0 • 10²⁷ г.

Середня густина Землі d = 5,52 г/см³.

Прискорення сили земного тяжіння g₄₅^o = 980,665 см/с².

Об’єм грам-молекули V = 22410 см³ = 22,41 л.

Універсальна газова стала R = 8,315 • 10⁷ ерг •(град • г-моль)^-1 ≈ 0,849 кГм • (град • гг-моль)^-1 = 1,986 ккал • (град • г-моль)^-1.

Число молекул в 1 грам-молекулі (число Авогадро) 6,02 • 10²³.

Число молекул в 1 см³ при 0°С і 760 мм рт. ст. (число Лошмідта) 2,7-10¹⁹.

Маса атома водню т_H = 1,99 • 10^-24 г.

Діаметр молекули водню 2,9 • 10^-8 см.

Заряд електрона е = - 4,80310^-10 од СГСЕ ≈ - 1,610^-19 Кл.

Питомий заряд електрона = 1,7610¹¹ Кл • кг^-1 = 5,27 • 10¹⁷ од. СГСЕ г^-1.

Маса електрона т_е = 9,1 • 10^-31 г.

1 радіан 57°17´45´´ = 57,2958°.

1 атм = 1033 г/см² =1013667 г/см • с².

Коефіцієнт розширення газів а = 1/273,1 = 0,00367 град^-1.

Абсолютний нуль температури 0°К = -273,1°С.

Механічний еквівалент тепла 1 ккал = 427 кГм = 4,185 • 10¹⁰ ерг.

Гравітаційна стала γ = 6,66 10^-8 см³/(г • c²).

Швидкість світла в пустоті с = (299796 ± 1) км/с ≈ 3 • 10¹⁰ см/с.

Швидкість звуку в повітрі при 0°С ʋ = 331 м/с.

1 грам-еквівалент речовини виділяється з електроліту при проходженні через нього кількості електрики F = 96494 Кл.

Сонячна стала ≈ 2 кал/(см² • хв).

Стала Стефана δ = 5,77 • 10^-5 ерг/(см² • с • град⁴).

Стала Віна α = 0,288 см • град.

Стала Планка h = 6,62 • 10²⁷ ерг • с.

Таблиця 1. Назва, позначення і атомна вага елементів

№ п/п	Елементи	Позначення	Атомна вага	№ п/п	Елементи	Позначення	Атомна вага
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35	Водень Гелій Літій Берилій Бор Вуглець Азот Кисень Фтор Неон Натрій Магній Алюміній Кремній Фосфор Сірка Хлор Аргон Калій Кальцій Скандій Титан Ванадій Хром Марганець Залізо Кобальт Нікель Мідь Цинк Галій Германій Миш’як Селен Бром	H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sr Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br	1,008 4,003 6,94 9,013 10,82 12,01 14,008 16 19,00 20,183 22,997 24,32 26,97 28,06 30,08 32,006 35,457 39,994 39,096 40,08 45,1 47,9 50,95 52,01 54,03 55,85 58,94 58,69 63,54 65,38 69,72 72,6 74,01 78,9 79,916	36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70	Криптон Рубідій Стронцій Ітрій Цирконій Ніобій Молібден Технецій Рутеній Родій Паладій Срібло Кадмій Індій Олово Сурма Телур Йод Ксенон Цезій Барій Лантан Церій Празеодим Неодим Прометій Самарій Європій Гадоліній Тербій Диспрозій Гольмій Ербій Тулій Ітербій	Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb	83,7 85,48 87,63 88,92 91,22 92,91 95,95 97 101,7 102,91 106,7 107,88 112,41 114,76 118,7 121,76 127,61 126,92 131,3 132,9 137,36 138,92 140,13 140,9 144,27 144,91 150,43 152 156,9 159,2 162,46 164,94 167,2 169,4 173,04

Закінчення табл. 1

№ п/п	Елементи	Позначення	Атомна вага	№ п/п	Елементи	Позначення	Атомна вага
71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83	Лютецій Гафній Тантал Вольфрам Реній Осмій Іридій Платина Золото Ртуть Талій Свинець Вісмут	Lu Hg Ta W Be Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi	174,99 178,6 180,88 183,92 186,31 190,2 193,1 195,23 197,2 200,61 204,39 207,21 208,9	84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96	Полоній Астатин Радон Францій Радій Актиній Торій Протактиній Уран Нептуній Плутоній Америцій Кюрій	Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm	209 209,9 222 223,02 226,05 227 232,12 231 238,03 237,05 244,06 243,06 247,07

Таблиця 2. Густина деяких речовин, г/см³

Тверді речовини
Речовина	Густина	Речовина	Густина
Алюміній Гіпосульфіт Ялина Бук, дуб Залізо Золото Вапняк Калій Кам’яне вугілля Кварц кристалічний Констант Корюк Латунь	2,7 1,3 0,5 0,7 7,8 19,2 2,71 0,8 1,4 2,65 8,9 0,2 8,6	Лід Магній Манганін Мідь Нейзильбер Нікель Олово Платина Свинець Сплав Вуда Срібло Скло віконне Цинк	0,91 1,7 8,4 8,9 8,5 8,8 77,3 21,4 11,3 9,78 10,5 2,5 7,1

Закінчення табл.2

Густина рідин (при 20оС), г/см3
Речовина	Густина	Речовина	Густина
Анілін Ацетон Бензол Гас Ксилол Оливкова олія Ртуть 18	1,02 0,8 0,881 0,8 0,863 0,91 13,551	Ртуть 0 Скипидар Спирт етиловий Толуол Оцтова кислота Хлороформ Ефір сірчаний	13,596 0,858 0,791 0,87 1,049 1,49 0,716
Густина газоподібних речовин (при 0оС і 760 мм рт. ст.), г/см3
Азот Аміак Водень Водяна пара (100оС) Вуглекислий газ	0,001250 0,00077 0,0000899 0,00088 0,001977	Гелій Гримучий газ Кисень Оксид вуглецю Повітря	0,000179 0,000536 0,00147 0,00125 0,001293