ТОМ
1. Пластмассы и способы их переработки в изделия
- Пластмассы – искусственные материалы, получаемые на основе высокомолекулярных органических веществ – полимеров.
- Термопласты – при повышении температуры переходят в вязкотекучее состояние, при охлаждении – затвердевают. Структура: линейная, разветвленная.
- Реактопласты – при повышении температуры переходят в вязкотекучее состояние, с увеличением продолжительности действия повыш.температур – в твердое состояние. Структура – пространственная. Свойства: высокая твердость и термостойкость.
- Состав пластмасс – простые (только из одного полимера) и сложные (входят наполнители, пластификаторы, отвердители, красители).
- Наполнители – необходимы для удешевления и придания пластмассам определенных физико-механических свойств. (Асбест – теплостойкость + фрикционные свойства; графит - износостойкость).
- Пластификаторы – для повышения эластичности и пластичности при переработке пластмасс в изделия и увеличения их морозостойкости. Выполняют роль смазывающих веществ.
- Связующие вещества – роль таких веществ выполняют полимеры/смесь полимеров, содержание которых в сложных пластмассах – 30-70%. Полимеры: природные (природные смолы, целлюлоза, белки), синтетические (эпоксидные смолы, полиамиды).
9. Основные способы переработки:
- Прямое (компрессионное) прессование – материал загружается в оформляющуюся полость пресс-формы, где происходит его формирование под давлением и отвердение при повышенной температуре.
- Литьевое – материал загружается в камеру, доводится до вязкотекучего состояния, затем выдавливается в оформленную полость пресс-формы.
- Литьё под давлением – исходный материал в виде гранул, порошка поступает в рабочий цилиндр изделия, там нагревается и выдавливается в пресс-форму.
- Центробежное литье – для изготовления изделий, имеющих форму тел вращения. Темп.литьевой формы на 20-30 градусов выше, чем температура плавления. Форму вращают со скоростью 600-1800 оборотов.
- Экструзия (выдавливание) – непрерывный процесс получения изделий путём продавливания полимерных материалов через фильеру соответствующего сечения.
- Каландрование – процесс изготовления листов или ленты путём пропускания размягченного термопластичного материала через зазор между несколькими параллельными валками.
- Термоформирование – изготовление полных объемных изделий из листовых термопластичных материалов.
2. Свойства конструкционных материалов
- Механические свойства материалов – характеристики, определяющие поведение материала под действием приложенных внешних сил. Они являются главными, так как они определяют служебные свойства материалов. Их показатели – прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.
- Деформация – напряжение, приложенное к твёрдому телу; изменение размеров и формы тела под действием внешних в внутренних сил. Деформация, исчезающая после прекращения действия силы – упругая, а остающаяся в теле – остаточная (пластическая). Ползучесть – способность материала непрерывно пластически деформироваться под действием постоянной силы.
- Прочность материала – способность материала сопротивляться деформации и разрушению. Физический предел текучести – наименьшее напряжение, при котором образец пластически деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки. Временное сопротивление разрыву – напряжение, отвечающее большей нагрузке, предшествующее разрушению образца.
- Твердость материала – сопротивление проникновению в него другого более твердого тела, не испытывающего при этом остаточных деформаций. Методы определения: по Бриннелю (HB – вдавливание стального шарика в металлическую пластину), Роквеллу (HRC, HRB, HRA), Виккерсу (вдавливание алмазного конуса в пластину, измерение диагонали отпечатка).
- Пластичность – способность материалов пластически деформироваться под действием внешних сил без разрушения. Хрупкость – отсутствие или малое значение пластичности. Относительное удлинение – отношение в процентах приращения расчётной длины образца после разрыва к его первоначальной длине. Относительное сужение – отношение разности начальной площади и минимальной площади поперечного сечения образца после разрыва к его первоначальной площади.
- Ударная вязкость – работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза.
- Физические свойства материала – характеристики, определяющие поведение материала под действием приложенных внешних сил. Физические испытания могут выполняться в условиях динамического или статистического нагружения, а так же при переменных нагрузках.
- Химические свойства. Химическая стойкость – способность материала сопротивляться действию внешних агрессивных сред. Химическая активность – способность материала взаимодействовать с внешними средами.
- Технологические свойства – способность материала поддаваться тем или иным видам обработки. Деформируемость – способность материала деформироваться без разрушения. Свариваемость - способность материала обрабатывать различными материалами резания.
- Эксплуатационные – определяются специальными испытаниями в зависимости от условий работы машины (жаростойкость, хладостойкость).
3. Порошковая металлургия
- Порошковая металлургия: характеристика и возможности метода.
ПМ – область техники, охватывающая производство металлических порошков и изделий из них. ПМ изготавливает алмазно-металлические материалы, характеризующиеся высокими режущими свойствами.
- Изделия, получаемые методом ПМ
- Типовая технологическая схема получения изделий методом порошковой металлургии
- получение порошков исходных материалов
- приготовление смеси заданного состава и формообразование заготовки
- спекание заготовки
- окончательная обработка спеченного изделия
- Способы получения металлических порошков
- Основные способы формообразования изделий: прокатка (пропускание через валки материал; получаем полосы и ленты), выдавливание (формование металлического порошка с пластификатором путём продавливания через отверстие материала; получаем трубы, профили), прессование (наиболее распространённый способ: горячее, изостатическое, гидростатическое, газостатическое).
Спекание - для придания изделиям необходимой прочности и твердости. Его производят в инертной среде для уменьшения окисления металлических порошков.
4. Металлургия
- Исходные материалы доменного производства
К ним относятся – железные и марганцевые руды, топливо и флюсы. Железные руды – красный, бурый, магнитный, шпатовый железняк. Марганцевые руды – содержат марганец в виде различных оксидов, применяются при выплавке чугуна, ферромарганца. Флюсы – необходимы для удаления из печи тугоплавкой пустой породы и золы топлива (в качестве флюсов используют доломитизированный известняк). Топливо служит не только для получения необходимых температур, но так же участвует в химических процессах восстановления металлов при плавке. Основное топливо – КОКС – получают путём спекания коксующихся сортов угля без доступа воздуха в спец.коксовых батареях.
- Продукты доменного производства и их применение
Основные и побочные. Основные: а) доменные чугуны (передельные 80-85% – для передела в сталь, литейные – для производства отливок на машиностроительных заводах), б) ферросплавы (зеркальный чугун 20-25%Mn, ферромарганцы - до 75%Mn, ферросилиций). Побочные: а) Шлаки, б) доменный газ (используется в качестве топлива в воздухонагревателях).
- Устройство доменной печи
- вертикальная печь шахтного типа, имеющая наружный металлический кожух, выложенный внутри (футурованный) огнеупорными материалами. Состоит из: верхней части – колошника (в нём устройство для загрузки шихты и трубы для отвода доменного газа), шахты (в ней начинаются процессы восстановления железа и его науглероживание), распара (плавление пустой породы с образованием шлаков), заплечика (заканчивается процесс восстановления железа). Основной характеристикой домны является её объем – от оси чугунной лётки до верхнего уровня засыпки материалов. Домна работает по принципу противотока. Каждая печь имеет 3-4 воздухонагревателя, работающих попеременно (состоит из: камеры сгорания и насадки)
- Основные технико-экономические показатели работы доменной печи
1) Коэффициент использования полезного объема печи КИПО = полезный объём/суточная производит чугуна (кубометр/тонна).
2) Удельный расход кокса К=А/Р = кг/т
- Чугун – сплав железа с углеродом. Содержание углерода: С>2,14%. В чёрной металлургии является первичным продуктом металлургического производства, получаемым из железных руд.
- Сталь - сплав железа с углеродом. Содержание углерода: С<2,14%. Кроме углерода: марганец<0,8%, сера<0,06%, кремний<0,4%, фосфор<0,07%.
- Сущность передела чугуна в сталь: сталь содержит углерод и имеет меньше посторооних примесей, чем чугун. Следовательно, сущностью любого металлургического передела чугун а в сталь является снижение содержания этих примесей путём из избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки. Для ускорения окисления примесей в печь добавляют окалину или ведут продувку кислородом. В начале плавки окисляется кремний, марганец, фосфор, а углерод окисляется с поглощением тепла в середине и конце плавки.
- Производство стали в конвертерах
- процесс выплавки стали из жидкого передельного чугуна с добавлением скрапа в конвертере с продувкой кислородом сверху. Конвертер наклоняют, заливают жидкий чугун при t1300-1400 градусов.