--PAGE_BREAK--
Электровакуумное стекло широко применяют в радиоэлектронной технике, благодаря тому, что оно обладает специфическими техническими свойствами и большими технологическими возможностями формования деталей любой конструкционной сложности. Из стекла изготовляют оболочки ламп накаливания, люминесцентных ламп, галогенных ламп, телевизионных кинескопов, а также различные устройства рентгеновской техники, конденсаторы и другие элементы.
Многие электровакуумные стекла относятся к алюмоборосиликатной системе и отличаются хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами — механической прочностью, термостойкостью, химической стойкостью, высокой диэлектрической способностью.
Электровакуумные стекла объединяют большую группу изделий, используемых в радиоэлектронной технике. К ним относят оболочки ламп накаливания, люминесцентных ламп и ламп высокоинтенсивных источников света, детали электронно-лучевых трубок для телевизоров, оболочки для радиоламп и др.
Составы стекол для электронной и электровакуумной техники весьма разнообразны. Это во многом объясняется различными требованиями, предъявляемыми к свойствам стекол в связи со специфическими условиями их эксплуатации. Так, для изготовления деталей цветных кинескопов применяют стекла трех различных химических составов: при производстве экранов используют состав С95-3; конусы изготовляют из состава С94-1; для изготовления горловин кинескопов применяют состав С93-1.
Важнейшая характеристика электровакуумных стекол—их вакуумные свойства, определяемые газопроницаемостью. Повышенная газопроницаемость стекол может явиться причиной потери вакуума в электровакуумных приборах.
Известно, что наибольшую скорость диффузии в стеклах имеет гелий, на втором месте стоит водород, другие газы характеризуются малыми коэффициентами диффузии. Наибольшей газопроницаемостью обладает одно-компонентное кварцевое стекло и, наоборот, многокомпонентные стекла отличаются малой газопроницаемостью. Электровакуумные стекла, относящиеся к многокомпонентным стеклам, в целом отличаются надежной газонепроницаемостью. Их газопроницаемость по отношению к гелию в 6—7 раз меньше, чем кварцевого стекла, и в 2—2,5 раза меньше, чем оконного стекла.
Закаленным стеклом называется листовое стекло, которое подверглось специальной химической и термической обработке, в результате чего прочность данного стекла и устойчивость к резким перепадам температур существенно повышается (более чем в 5 раз). Кроме того, стекло становится значительно более безопасным для человека. Это проявляется в том, что при разрушении закаленное стекло рассыпается на множество маленьких тупых осколков, которые безопасны для человека (обычное же стекло разрушается на опасные осколки). Закаленное стекло производится в специальных печах из листов стекла.
Процесс закалки стекла происходит в следующем порядке: сначала стекло разогревают выше температуры размягчения, а затем интенсивно охлаждают в равномерно подаваемых на всю поверхность стекла струях воздуха. Первыми при охлаждении затвердевают поверхностные слои стекла, а затем внутренние слои, где при охлаждении возникают остаточные напряжения сжатия. Эти напряжения и обеспечивают механическую прочность и термостойкость материала. В результате данных действий физические характеристики стекла изменяются:
* значительно повышается прочность материала по отношению к внешним воздействиям (механическим и термическим). Например, предел прочности закаленного стекла при изгибе может достигать 250 МПа. Это в 5-7 раз выше, чем у обычного листового стекла;
* материал способен выдерживать резкие перепады температур от -70? С до 250? С. При постепенном увеличении температуры до 1800? С стекло сохраняет целостность и физические характеристики. Благодаря этому свойству закаленное стекло широко применяется в противопожарном остеклении;
* устойчиво закаленное стекло и к значительной разнице температур внутри помещения и снаружи. Это свойство материала ценно в наших сибирских условиях, где температура воздуха на улице, например зимой, может опускаться ниже отметки — 40? С, а в помещении она достигает значения + 30? С;
* оптические характеристики материала сохраняются на 99% даже в том случае, если термической обработке подвергается тонированное в массе стекло;
* при разрушении закаленное стекло моментально и полностью распадается на мелкие, почти безопасные, осколки с неострыми краями.
Однако необходимо отметить, что закаленное стекло нельзя подвергать различным видам механической обработки, таким как: сверление, резка, обработка кромки и т.д. Все необходимые манипуляции со стеклом необходимо сделать до его закаливания. Раскрой стекла под нужные размеры, обработку кромки стекла, а также сверление технологических отверстий необходимо провести до начала процесса закалки, т.к. после закалки стекло не должно подвергаться данным процедурам (в противном случае стекло разобьется на множество мелких кусочков при механической обработки).
Благодаря своей безопасности и повышенным характеристикам, закаленное стекло широко используется в производстве таких изделий, как межкомнатные стеклянные двери, стеклянные перегородки и различные архитектурные конструкции.
Стекловолокно достаточно давно и с успехом применяется в качестве теплоизоляционного материала при строительстве и ремонте различных сооружений.
Недостатка в подобных материалах сегодня нет, минеральная вата, пенопласт, стекловолокно, древесноволокнистые плиты, эковата и пр., как говориться на любой вкус и кошелек. Главное – выбрать из существующего многообразия наиболее подходящий вам материал, а потом грамотно его применить.
В этой статье рассмотрим стекловолокно, как пример одного из популярных и относительно недорогих утеплительных материалов.
Стекловолокно имеет добротные характеристики и соответственно практичные свойства.
В зависимости от среднего диаметра различают ультратонкое стекловолокно (УТВ) диаметром менее 1 мкм, супертонкое волокно (СТВ) 1-3, тонкое и утолщенное волокно, толщиной 4-12, и 12-25 мкм соответственно, а также стекловолокно толстое, толщина которого более 25 мкм.
Технология производства стекловолокна
Основными компонентами для производства стекловолокна являются стеклобой, песок, сода, доломит, известняк, этибор и другие компоненты.
Сырье расплавляется в печи, после чего проходит стадию волокнообразования, где расплавленное стекло распускается на волокна в 20 раз тоньше человеческого волоса. Эти тончайшие стеклонити (их толщина составляет около 6 микрон) располагаются параллельно друг другу, что обеспечивает материалу прекрасную способность поглощать звук.
Окончательное их формирование происходит после того, как материалу придается цвет и необходимая жесткость, он охлаждается и разрезается на заготовки.
Свойства стекловолокна
Стекловолокно обладает множеством полезных функций, среди которых выделяются следующие:
защита от холода/жары (это объясняется способностью волокон прочно удерживать воздух, который обладает отличными теплоизолирующими свойствами и надежно защищает от холода зимой и жары летом);
защита от шума (изделия из стекловолокна обладают высокими звукопоглощающими характеристиками, чему способствует строение материала, состоящего из связанных друг с другом волокон, промежутки между которыми заполнены воздухом, что обеспечивает акустический комфорт в помещении).
Важно отметить следующие свойства стекловолокна: оно как впитывает влагу, так и быстро отдает ее, что позволяет говорить о негигроскопичности материала (важно только, чтобы в строительной конструкции был предусмотрен вентиляционный зазор, который способствует выведению влаги из конструкции);
стекловолокно — довольно упругий материал, что позволяет транспортировать его в рулонах на значительные расстояния, так как при вскрытии упаковки материал быстро возвращается к исходным параметрам, благодаря этому можно существенно сэкономить на транспортировке и хранении;
ещё одно важное свойство – экологичность (материалы из стекловолокна не выделяют вредных веществ и безопасны для здоровья);
благодаря обработке специальными составами, теплоизоляция из стекловолокна отпугивает вредителей, а на ее поверхности никогда не образуется плесень.
По сравнению с другим теплоизоляционным материалом — минеральной ватой — стекловолокнистые изделия имеют большую прочность и отличаются виброустойчивостью.
Благодаря малой плотности и большому содержанию воздуха они отличаются малым коэффициентом теплопроводности.
Тепловое сопротивление изделий из стекловолокна сохраняется неизменным в течение длительного времени. Стекловолокно — настолько легкий, мягкий и эластичный материал, что изделиями из него можно облицовывать неровные поверхности, его можно применять в конструкциях любой формы и конфигурации.
Использование стекловолокна
Изделия из стекловолокна используются во многих сферах человеческой деятельности, таких как: строительство, инструментальная промышленность, электротехническая промышленность, конструкционные материалы в судостроении, автомобилестроительной промышленности, а также во многих других отраслях.
Пользуясь привычными вещами, мы редко задумываемся, из чего они изготовлены. У многих людей вызовет удивление, что основа многих вещей — стекло, а точнее стекловолокно.
Детали корпусов автомобилей, пластиковые изделия для спорта и отдыха, стеклопластиковые корпуса судов, конструкционные детали, сантехнические изделия, стеклообои, стеклосетки, другие строительные материалы и изделия, и многое многое другое.
В строительстве стекловолокно применяется для изоляции межэтажных и чердачных перекрытий, легких стен и скатных крыш, металлических зданий поэлементной сборки, полов, при утеплении вентилируемых фасадов, в каркасных конструкциях стен, в системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции, для изоляции трубопроводов различного назначения. Плиты из стекловолокна используются также для звукоизоляции, например, в межкомнатных перегородках.
Стекловолокно – достаточно легкий и простой для монтажа материал. Его можно резать без особых усилий, доводя до необходимых размеров.
Особенностью панелей из стекловолокна является возможность производить гнутые элементы, что позволяет создавать рельефные потолки. Потолки из стекловаты благоприятно влияют на внешний вид любого интерьера, поскольку белая и гладкая поверхность стекловолокна хорошо отражает свет и улучшает освещение помещения. Такие потолки очень прочны и абсолютно безопасны.
Материалы из стекловолокна выпускаются как в рулонах, так и в виде плит с высокой жесткостью.
Жесткие плиты, облицованные стекловойлоком, являются хорошей ветрозащитой. Основное применение таких плит — это изоляция стен под штукатурку в вентиляционных фасадах. По длинным сторонам плит возможно соединение в шпунт и гребень, что обеспечивает надежное крепление и отсутствие зазоров. А значит, обеспечивается сохранение тепла, так необходимого для комфорта и уюта в холодное время года.
Многослойное стекло – триплекс производит дочернее предприятие ОАО «Гомельстекло» — ПУП «Полигласс».
На сегодняшний день во многих странах остекление верхних этажей зданий, а также балконов и лоджий производят только безопасным стеклом, во избежания случайного выпадения людей из окон. (рис.6)
Рисунок 6
В производстве многослойного безопасного стекла триплекс используется стекло полированное, толщиной от 2,5мм до 6мм и плёнка поливинилбутиральная, толщиной от 0,38- до 0,76мм.
Используемая плёнка повышает механическую прочность стекла и обеспечивает особый (безопасный) характер его разрушения – не рассыпается.
Основные достоинства стекла «триплекс»:
* не разрушается от случайных бытовых ударов
* при разрушении не распадается на отдельные части, что позволяет предохранить от травм людей
Изделия из стекла многослойного безопасного триплекс выдерживают удар свинцового шара массой 227 грамм, падающего с высоты 12 метров, а также являются влагостойкими, температуростойкими, светостойкими.
Продукция нашего предприятия соответствует ГОСТу 5727, ТУ РБ 00294622.009-2000, правилам ЕЭК ООН 43 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения стекловых материалов».
Благодаря своим свойствам при использовании многослойного безопасного стекла триплекс решаются проблемы безопасности и надёжности при облицовке фасадов, изготовлении стеклянных крыш, балконов, офисных перегородок и так далее.
Разнообразная цветовая гамма поливинилбутеральной плёнки позволяет изготавливать изделия из многослойного безопасного стекла триплекс различных цветов и оттенков.
Многослойное безопасное стекло триплекс находит своё применение в:
* стеклопакетах, как ординарное стекло для остекления фасадов, витражей, зенитных фонарей, стеклянных кровель и крыш, окнах для дверей и перегородок, цельных стеклянных дверей, остекления оранжерей, в качестве стекол для ограждений, увеличивая их прочность и безопасность в эксплуатации;
* предназначено для остекления грузовых и легковых автомобилей, автобусов, троллейбусов.
В настоящий момент мы производим ветровые стекла для тягачей «МАЗ», «КамАЗ», малолитражек Волжского автозавода и «Оки», вагонов трамваев, поездов и метрополитена, эксплуатируемых во всех микроклиматических районах, а также по специальным заказам более 100 наименований лобовых стекол для иномарок.
Наше безопасное стекло используют в своем производстве такие гиганты, как «Минский автомобильный завод», «Минский завод колесных тягачей», «Минский тракторный завод», Волжский завод.
Упаковка
Изделия из стекла безопасного многослойного триплекс пакуются в деревянные ящики. Объем одного ящика равен 20 шт. (для а/м СуперМАЗ), 40 шт. (для а/м КамАЗ, ВАЗ ОКА), 20-80 м. кв. (плоский триплекс). Транспортировка осуществляется автомобильным и железнодорожным транспортом.
52. Термическая обработка, её сущность и назначение. Виды термической обработки, их сравнительная технико-экономическая оценка. Характеристика применяемого оборудования.
Термическая обработка металлов (рис. 7), процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.
Историческая справка. Человек использует Термическая обработка металлов с древнейших времён. Ещё в эпоху
Рисунок 7 энеолита, применяя холодную ковку самородных золота и меди, первобытный человек столкнулся с явлением наклёпа, которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге. Наиболее ранние свидетельства о применении смягчающего отжига наклёпанного металла относятся к концу 5-го тысячелетия до н. э. Такой отжиг по времени появления был первой операцией Термическая обработка металлов. При изготовлении оружия и орудий труда из железа, полученного с использованием сыродутного процесса, кузнец нагревал железную заготовку для горячей ковки в древесноугольном горне. При этом железо науглероживалось, то есть происходила цементация — одна из разновидностей химико-термической обработки. Охлаждая кованое изделие из науглероженного железа в воде, кузнец обнаружил резкое повышение его твёрдости и улучшение др. свойств.
На металлургических заводах применяют гомогенизационный отжиг слитков для повышения их пластичности перед обработкой давлением, рекристаллизационный отжиг листов, лент, труб и проволоки для снятия наклёпа между операциями холодной обработки давлением и после неё, закалку, отпуск, старение и термомеханическую обработку для упрочнения проката и прессованных изделий. На машиностроительных заводах отжигают поковки и др. заготовки для уменьшения твёрдости и улучшения обрабатываемости резанием, применяют закалку, отпуск, старение и химико-термическую обработку разнообразных деталей машин, а также инструмента для повышения их прочности, твёрдости, ударной вязкости, сопротивления усталости и износу и отжигают изделия для уменьшения остаточных напряжений. В приборостроении, электротехнической и радиотехнической промышленности с помощью отжига, закалки, отпуска и старения изменяют механические, электрические, магнитные и др. физические свойства металлов и сплавов.
О величине изменения механических свойств при Термическая обработка металлов дают представление следующие примеры. Рекристаллизационный отжиг холоднокатаной меди снижает предел прочности с 400 до 220 Мн/м2 (с 40 до 22 кгс/мм2). одновременно повышая относительное удлинение с 3 до 50%. Отожжённая сталь У8 имеет твёрдость 180 НВ; закалка повышает твёрдость этой стали до 650 НВ.
В зависимости от химического состава сталей, размером поковок и требований, предъявляемых к готовым деталям машин, в кузницах возможно применение следующих видов термической обработки сталей.
Отжиг состоит в нагреве сталей до определенной температуры, выдержке и затем очень медленном охлаждении, чаще всего вместе с горном или печью.
1. Нагрев стали для отжига проводится в кузнечном горне или печи. Для того чтобы при нагреве в горне не допустить выгорания углерода с поверхности стали, поковки укладывают в металлические ящики, пересыпают их сухим песком, древесным углем или металлической стружкой и нагревают до температуры, необходимой для отжига данной марки стали. Продолжительность нагрева принимают в зависимости от размеров поковок — примерно по 45 минут на каждые 25 мм наибольшей толщины поперечного сечения. Нагрев выше температуры для отжига и длительная выдержка при этой температуре недопустимы, так как возможно образование крупнозернистой структуры, что резко уменьшит ударную вязкость металла.
2. Охлаждение поковок можно осуществлять несколько быстрее, чем вместе с горном и печью, если воспользоваться следующими рекомендациями. Углеродистые качественные конструкционные стали следует охлаждать приблизительно до 600 °С на воздухе с целью получения мелкозернистой структуры, а затем, чтобы избежать возникновения внутренних напряжений, охлаждение осуществлять медленно в печи или в ящике с песком или золой, установленном в горне. Инструментальные углеродистые стали следует охлаждать в печи или горне до 670 °С, а затем скорость охлаждения можно ускорить, открыв заслонки печи и удалив топливо из горна.
Диаграмма состояния железо — углерод для определения температуры нагрева сталей при термической обработке.
В зависимости от цели изменения структурных превращений применяют следующие разновидности отжига.
1. Полный отжиг состоит в нагреве сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG на 30...50°С, что отражено на диаграмме состояния железо — углерод, т. е. Ас3 + (30...50°С), а сталей с содержанием углерода больше 0,8% до температуры вьше линии SIC на 30...50°С, т.е. Act + (30...50°CJ, выдержка при этой температуре до полного прогрева поковки и последующем медленном охлаждении вместе с горном или печью. Поковки из углеродистых сталей охлаждают со скоростью 50...150 градус/ч, а из легированных сталей — 20...60 градус/ч. В результате в металле снимаются внутренние напряжения, он становится более мягким и пластичным, но менее твердым.
2. Низкий отжиг состоит в нагреве поковок до температуры, немного превышающей критическую 723 °С (примерно до 740...780 °С), с периодическим изменением температуры ниже и выше точки S и медленном охлаждении до 670 °С, после чего охлаждение можно ускорить. Такой отжиг применяют для уменьшения твердости, увеличения пластичности и улучшения обрабатываемости поковок из инструментальных сталей.
3. Рекристаллизационный отжиг состоит в нагреве сталей до температуры 650...700 °С и охлаждении на воздухе. С помощью этого отжига снимают наклеп и исправляют структуру сталей, нарушенную во время ковки при низких температурах.
4. Нормализационный отжиг (нормализация) состоит в нагреве поковок до температуры 780… ...950 °С, непродолжительной выдержке при ней и последующем охлаждении на воздухе. Нормализацию, как правило, применяют для устранения крупнозернистой структуры, образовавшейся в результате вынужденного или случайного увеличения времени нахождения заготовок в печи для исправления структуры перегретой стали (перегрева), измельчения зерна, смягчения стали перед обработкой резанием и получения при резании более чистой поверхности, а также общего улучшения структуры перед закалкой. В результате нормализации сталь получается несколько тверже и менее пластичной, чем после низкого отжига. Нормализация по сравнению с отжигом более экономичная операция, так как не требуется охлаждения вместе с горном или печью.
Термическая обработка (рис. 8) придает стальным изделиям опреде ленные механические свойства: высокую твердость, повысив этим сопротивление износу, меньшую хрупкость для улучшения обработки или повышения ударной вязкости и т. д. Это достигается нагревом и последующим охлаждением стали по строго определенному температурному Рисунок 8
режиму. В результате в нужном направлении изменяется структура стали, которая и определяет ее механические свойства.
Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, отпуск, отжиг и нормализацию, а также обработку холодом и химико-термическую обработку.
Закалка — термическая обработка стали путем ее нагрева до определенной температуры, некоторой выдержки при этой температуре до завершения фазовых превращений с быстрым последующим охлаждением в воде, масле и других жидкостях. При закалке увеличиваются твердость и прочность, но снижается ударная вязкость. Закаленная сталь обладает большой хрупкостью, что делает ее малопригодной для практического использования.
Отпуску подвергают сталь после закалки для уменьшения хрупкости и ослабления внутренних напряжений. Отпуск стали заключается в нагреве ее ниже температуры закалки с последующим постепенным охлаждением на воздухе. В зависимости от вида отпуска изделие нагревают от 150 до 550°С. С повышением температуры отпуска сильно изменяются механические свойства закаленной стали: предел прочности и твердость понижаются, а относительное удлинение и вязкость возрастают. Отжиг уменьшает структурную неоднородность стали, придает мелкозернистую структуру, снижает напряжение, возникшее при обработке давлением (ковке, волочении) или литьем, а также улучшает обрабатываемость стали резанием.
Нормализация — это, по существу, процесс отжига. Стальное изделие нагревают до температуры несколько ниже температуры закалки, выдерживают сталь при этой температуре, а затем охлаждают на воздухе. В результате сталь получается более мелкозернистой, чем при отжиге, повышаются ее твердость, прочность, ударная вязкость по сравнению с отожженной сталью. Обработка холодом способствует более равномерной струк туре и повышает твердость стали. Закаленная сталь с содержа нием углерода более 0,6% состоит из мартенсита с распределен ным в нем остаточным аустенитом, не успевшим перейти мартенсит при закалке. В результате структура стали оказывается недостаточно равномерной и несколько пониженной твердо сти, чем если бы она состояла только из мартенсита. Если же такую сталь подвергнуть после закалки обработке холодом, процесс превращения аустенита в мартенсит продолжается.
Химико-термическая обработка стали заключается в изменении химического состава поверхностного слоя стального изделия путем насыщения его каким-либо другим веществом (углеродом, азотом, цианом, хромом) с целью повышения твердости, износостойкости или коррозионной стойкости поверхности и сохранения при этом высоких механических качеств самого изделия. Видами химико-термической обработки стали являются цементация, азотирование, цианирование и хромирование. Цементацию стали осуществляют насыщением углеродом поверхностного слоя стального изделия при температуре среды 880...950°С, содержащей углерод.
Азотирование — насыщение азотом поверхностного слоя стального изделия при нагревании до 500...700°С в атмосфере аммиака, при этом повышаются коррозионная стойкость, твердость, износоустойчивость и предел усталости стали. Азотированию подвергают легированные стали, содержащие в качестве легирующего вещества алюминий и прошедшие предварительную термическую и механическую обработку, кроме окончательного шлифования. Глубина азотированного слоя 0,01… 1,0 мм.
Хромирование — насыщение поверхностного слоя хромом. Повышение коррозионной стойкости стали при действии пресной и морской воды, азотной кислоты, окислительной среды при высокой температуре (окалиностойкость) достигается хромированием. Твердость хромированного слоя низколегированной стали составляет НВ 250...300, а высокоуглеродистой — НВ 1200… 1300. продолжение
--PAGE_BREAK--