Технологии конструкционных материалов 2 (стр. 3 из 5)
При пропускании тока через индуктор в металле 1, находящемся в тигле, индуцируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Для уменьшения потерь тепла, печь имеет съёмный свод 2.
7. Цветные сплавы – алюминий, медь, олово и др.
Медь (ГОСТ i859—66)—металл красного цвета, мягкий поддающийся протяжке в холодном состоянии. Плотность зависит от способа получения и колеблется от 8,3 до 8,9
Предел прочности чистой меди на растяжение составляет 20—35 кгс/мм2. Медь обладает большой электропроводностью, поэтому ее широко применяют в электротехнической промышленности. Медь хорошо сопротивляется коррозии, образуя на поверхности защитную пленку. Медные листы используют для покрытия монументальных зданий
Цинк (ГОСТ ,3640—65)—металл синевато-серого цвета с плотностью 7,14. В зависимости от химической чистоты цинк делится на шесть марок: ЦВ, ДО, Ц1, Ц2, ЦЗ и Ц4.
Предел прочности чистого цинка при растяжении 1 кгс/мм2. Технологические свойства цинка изменяются от температуры. В пределах 100—150° С цинк хорошо куется и прокатывается в тонкие листы. От влажного воздуха на цинковой поверхности появляется окисная пленка, которая приостанавливает коррозию металла. Цинковые листы,могут, быть использованы в качестве кровельного материала.
Олово (ГОСТ 860—60) — блестящий металл серебристо-белого цвета с плотностью 7,31. При изгибаний олово издает характерный треск
При температуре 13,2° С белое олово превращается в порошок, серое олово, с объемной массой 6,75. Чтобы этого не произошло, олово нужно хранить в теплом помещении и изолировать от серого.
При обычных условиях олово устойчиво к воздействиям химических веществ, поэтому его применяют для лужения посуды. В технике олово используют для припоев, а также оно входит в состав различных сплавов.
Свинец (ГОСТ 3778—65)—металл синевато-серого цвета с плотностью 11,9.
Свинец — легкоплавкий и мягкий металл; он ковок, легко режется и прокатывается. При действий на него влажного воздуха поверхность металла покрывается тонкой пленкой, предохраняющей свинец от дальнейшей коррозии
Свинец применяют во многих отраслях промышленности: при изготовлении аккумуляторов, кабелей, красок, взрывчатых веществ, а также при производстве сплавов.
Алюминий (ГОСТ 11069—64) —мягкий и легкий металл; его плотность 2,72. Алюминий обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Чистый алюминий в литом состоянии имеет пониженную прочность, деформированный (прокатанный) он приобретает механическую прочность, достаточную для широкого применения в технике. В зависимости от химической чистоты алюминий имеет девять марок: АВОООО, AB000, AB00, AB0, А00, АО, Al, A2 и A3.
Алюминий легко окисляется на воздухе. Окисная пленка обладает плотностью и предохраняет его от дальнейшей коррозии.
Листовой алюминий используют для покрытия некоторых типов гражданских зданий.
8. Сварка. Основные типы сварки.
Сварку подразделяют на 3 класса:
1. Термический класс. Также разделяется на:
а. Дуговая электросварка: ручная дуговая, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимися электродами, электродуговая сварка с использованием флюса;
б. Газопламенная сварка;
в. Электрошлаковая сварка;
г. Плазменная;
д. Электро–лучевая;
е. Лучевая.
2. Термомеханический класс. В свою очередь подразделяется на:
а. Контактная сварка: точечная, рельефная, стыковая;
б. Диффузионная сварка;
в. Кузнечная сварка;
г. Сварка с использованием высокочастотного тока;
д. Сварка трением.
3. Механический. Механический класс также делится на:
а. Сварка взрывом;
б. Ультразвуковая;
в. Холодная сварка.
Электродуговая сварка.
Рис. 10. Ручная дуговая сварка металлическим электродом с покрытием(стрелкой указано направление сварки): 1 - металлический стержень; 2 - покрытие электрода; 3 - газовая атмосфера дуги; 4 - сварочная ванна; 5 - затвердевший шлак; 6 - закристаллизовавшийся металл шва; 7 - основной металл; 8 - капли расплавленного электродного металла; 9 - глубина проплавленияИсточником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата. Сопротивление электрической дуги больше, чем сопротивление сварочного электрода и проводов, поэтому бо́льшая часть тепловой энергии электрического тока выделяется именно в плазму электрической дуги. Этот постоянный приток тепловой энергии поддерживает плазму (электрическую дугу) от распада.
Выделяющееся тепло (в том числе за счёт теплового излучения из плазмы) нагревает торец электрода и оплавляет свариваемые поверхности, что приводит к образованию сварочной ванны - объёма жидкого металла. В процессе остывания и кристаллизации сварочной ванны образуется сварное соединение.
Газопламенная сварка.
Рис. 11. Правый (а) и левый (б) способы газовой сварки
Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использованы ацетилен, водород, пропан, бутан, блаугаз, МАФ, бензин, бензол, керосин и их смеси. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Пламя может быть окислительным, «нейтральным» или восстановительным, это регулируется количеством кислорода.
Электрошлаковая сварка.
Источником теплоты служит флюс, находящийся между свариваемыми изделиями, разогревающийся проходящим через него электрическим током. При этом теплота, выделяемая флюсом, расплавляет кромки свариваемых деталей и присадочную проволоку. Способ находит своё применение при сварке вертикальных швов толстостенных изделий.
Плазменная сварка.
Рис. 12. 1. Электрод; 2. Плазменное сопло; 3. Фокусирующее сопло; 4. Защитное сопло; 5. Деталь.
Источником теплоты является плазменная струя, получаемые при ионизации рабочего газа в промежутке между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Струя плазмы сжимается и ускоряется под действием электромагнитных сил, оказывая на свариваемое изделие как тепловое так и газодинамическое воздействие. Помимо собственно сварки этот способ часто используется для технологических операций наплавка, напыление и резка.
Электронно-лучевая сварка.
Источником теплоты является электронный луч, получаемый за счёт термоэлектронной эмиссии с катода электронно-лучевой пушки. Сварка ведётся в высоком вакууме
– 
Па в вакуумных камерах. Известна также технология сварки электронным лучом в атмосфере нормального давления, когда электронный луч покидает область вакуума непосредственно перед свариваемыми деталями.Лазерная сварка.
Источником теплоты служит лазерный луч. Применяют лазерные установки всех видов.
Контактная сварка.
При сварке происходят два последовательных процесса: нагрев свариваемых изделий до пластического состояния и их совместное пластическое деформирование. Основными разновидностями контактной сварки являются: точечная контактная сварка, стыковая сварка, рельефная сварка, шовная сварка.
Диффузионная сварка.
Сварка осуществляется за счёт диффузии — взаимного проникновения атомов свариваемых изделий при повышенной температуре. Сварку проводят в вакуумной установке, нагревая места соединения до 800 °C. Вместо вакуума может быть использована среда защитных газов. Методом диффузной сварки можно пользоваться при создании соединений из разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам, изготавливать изделия из многослойных композитных материалов.
Способ был разработан в СССР в 1950-х годах Н. Ф. Казаковым.
Сварка высокочастотными токами.
Рис. 13. Схема высокочастотной сварки труб с индукционным (а) и контактным (б) способами подвода тока: 1 - индуктор; 2 и 3 - контакты; 4 - ферритовый стержень; 5 - сжимающие ролики; 6 - труба; 7 - направляющий ролик
Источником теплоты служит высокочастотный ток проходящий между свариваемыми изделиями. При последующем пластическом деформировании и остывании образуется сварное соединение.
Сварка трением.
Если жестко закрепить одну деталь, а другую, прижав к ней, вращать, то за счет механической работы сил трения детали в месте прикосновения сильно разогреются, оплавятся и сварятся.
Способ достаточно экономичный. Автоматизированые установки для сварки трением потребляют электроэнергии в 10 раз меньше, чем установки для контактной сварки. Соединяются детали за считанные секунды, при этом практически нет газовых выделений.
Способ позволяет сваривать разнородные материалы: медь и алюминий, медь и сталь, алюминий и сталь и т. д.
Идея сваривать детали трением была высказана токарем-изобретателем А. И. Чудиковым. В 1950-е годы на простом токарном станке ему удалось прочно соединить два стержня из низкоуглеродистой стали.
Сварка взрывом.