Сырье в промышленности. Металлорезание

СОДЕРЖАНИЕ: ВВЕДЕНИЕ…1. Сырье в промышленности: классификация, добыча, обогащение сырья… 2. Сущность, назначение и виды термической и химико-термической обработки… 3. Современные способы обработки металлов резаньем. Сущность технологических процессов обработки на токарных станках. Элементы режимов резания при точении…12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…14 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…15 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время резка металла приобретает все большее значение.

Это происходит в первую очередь за счет увеличения объемов производства с которыми не справляется обычная ручная резка, а также в связи со значительным развитием кибернетики и автоматики, благодаря чему изготовление станков с ЧПУ для фигурной вырезки деталей и заготовок не представляет технической сложности и окупаемость данного оборудования лежит в пределах 0,5—1 года. Изготовление станков с ЧПУ в существенной мере облегчило труд резчика, повысило производительность труда и точность изготовления

детали (заготовки), благодаря чему возросла роль резки металла в заготовительном производстве. Одной из наиболее трудоемких операций, в настоящее время, остается подготовка кромок под сварку. Разработки в этой области на территории бывшего СССР до сих пор не увенчались успехом. Зарубежные аналогичные приспособления не получили широкого распространения в нашей стране в первую очередь из-за их высокой стоимости. 1. Сырье в промышленности: классификация, добыча, обогащение сырья

В двадцатом столетии бурное развитие промышленности, перерабатывающей минеральное сырье, привело к накоплению тысяч тонн отходов, в составе которых содержатся силикаты и алюмосиликаты кальция, магния, калия и натрия. Промышленность строительных материалов - главный потребитель техногенного сырья, является завершающим звеном комплексного использования природных богатств и может решать многие экологические проблемы. В технологии бетона особый интерес вызывают те побочные продукты, которые являются химически активными

материалами и участвуют в процессах формирования структуры. По классификации Боженова П.И. техногенное сырье по агрегатному состоянию в момент его выделения из основного технологического процесса разделяется на три класса: 1. Продукты, не утратившие природных свойств (карьерные остатки при добыче горных пород; остатки после обогащения породы на полезное ископаемое). 2. Искусственные продукты, полученные в результате глубоких

физико-химических процессов, образовавшиеся: — при обработке ниже Тспек; — при условии полного или частичного расплавления исходного сырья; — при осаждении из расплава при Т < 200 °С. 3. Продукты, образовавшиеся в результате длительного хранения отходов в отвалах (жидкие: растворы, эмульсии, грязи; твердые: щебень, пески, порошки)[9. c.63]. Минеральным сырьем 1 класса являются попутные продукты промышленности нерудных строительных материалов

и горно-обогатительных комбинатов (ГОК). «Хвосты» обогащения ГОКов, содержащие в основном кварц, полевые шпаты, карбонаты кальция и магния, могут использоваться в качестве заполнителей для производства бетонных и растворных смесей, если по размеру зерен удовлетворяют требованиям действующих стандартов. Техногенным сырьем 2 класса являются металлургические шлаки, золы и шлаки, образовашиеся при сжигании твердого топлива на

ТЭС, шламы глиноземной и химической промышленности, пыль газоочистки производства ферросилиция и другие. Эти продукты, во многом различаясь по химическому и минералогическому составу, могут использоваться и в качестве вяжущего материала и как минеральные добавки в бетонах и растворах. Продукты 3 класса пока не находят широкого применения в производстве строительных материалов из-за разнообразия процессов, происходящих в отвалах. Наиболее подробно изучены горелые породы угледобывающей

промышленности, которые могут применяться как неактивные минеральные компоненты бетонных и растворных смесей. Числитель приведенной формулы показывает, сколько процентов СаО остается для образования силикатов кальция, а знаменатель — сколько СаО необходимо для образования моносиликатов кальция. Если Косн = 1, образуется CS, при Косн =1,5, следует ожидать образования

CS и C2S, при Косн — 2, образуется C2S. По химической характеристике (Косн) минеральные материалы разделяется на 5 групп: — от 1,6 до + оо — ультраосновные (обладают свойствами вяжущих); — от 1,2 до 1,6 — основные (гидравлически активные добавки); — от 0,8 до 1,2 — средние (сырье для материалов автоклавного твердения); — от 0,0 до 0,8 – кислые (сырье для керамических материалов, стекла, минеральной ваты); — от 0,0 до – оо – ультракислые (сырье для керамики, стекла и др.).

Эффективным сырьем для производства активных минеральных тонкодисперсных добавок в бетоны и растворы являются зола-уноса ТЭС, обладающая удельной поверхностью порядка S д = 3000…3500 см2Д и микрокремнезем, имеющий Syd — 20 000…22 000 см2/г. Эти отходы не требуют специальной подготовки при их введении в бетонную или растворную смесь. При этом, однако, следует учитывать, что при использовании зол и шлаков их свойства в значительной

степени зависят от химического состава и свойств исходного сырья и могут колебаться в широких пределах. К добавкам пуццоланического действия относятся ультрадисперсные отходы ферросплавного производства, содержащие более 90% аморфного кремнезема и состоящие из тонкодисперсных сферических стекловидных частиц. Основной предпосылкой использования таких добавок в производстве вяжущих и бетонов является их способность в смеси с известью за первые 5…7 ч нормального твердения связывать до 7%

СаО в низкоосновные гидросиликаты кальция при соотношении между известью и добавкой 1:1 по массе. Имеются данные, что 1 кг микросилики может заменить 3…4 кг цемента в бетоне при обеспечении той же прочности в 7 и 28-суточном возрасте. Важное отличие добавки состоит в том, что эффект пуццолановой реакции проявляется на ранних стадиях твердения более интенсивно, чем при использовании золы-уноса. Использование в бетонах и растворах отходов ферросплавного производства и других подобных минеральных

веществ является перспективным направлением в технологии бетона, так как, являясь вторичным цементирующим материалом, они в значительной мере способствуют повышению технической и экономической эффективности бетона. В процессе выплавки чугуна в доменных печах образуется большое количество шлаков, которые целесообразно использовать в качестве добавок в бетонах и растворах. Для производства активных дисперсных добавок целесообразно отбирать расплавы доменных шлаков, образующихся

при горячем или нормальном «ходе» (тепловом режиме) доменной печи. Для получения добавок наиболее подходят быс-троохлажденные гранулированные расплавы, поэтому в качестве добавок лучше использовать остеклованные шлаки. Некоторые шлаковые расплавы в результате силикатного распада превращаются в тонкодисперсный порошок «доменную муку», которая почти полностью состоит из гидравлически активного белита и может применяться как активная минеральная добавка без дополнительного помола, что

экономически весьма целесообразно. Большим резервом производства строительных материалов является вторичное сырье цветной металлургии. В алюминиевой промышленности основной техногенный продукт — шламовые отходы, количество которых в отвалах исчисляется десятками миллионов тонн. При переработке бокситов на глинозем образуется красный бокситовый шлам, характеризующийся рядом ценных свойств: высокой степенью дисперсности, постоянным химическим составом и водотвер-дым отношением, значительным

содержанием полуторных оксидов. Для определения оптимального количества минеральных добавок необходимо проводить экспериментальные исследования с целью установить зависимость изменения прочности бетона от количества добавки: Rb =/(МД). Для этого изготавливаются образцы из смеси цемента и различного количества добавки, которые после 7-и и 28-суточного твердения при нормальных условиях или сразу после пропа-ривания испытываются на прочность. Исследованиями установлено, что характер изменения прочности бетона с минеральными

добавками связан со способностью добавок работать как микронаполнители. При малых дозировках добавки её частицы, равномерно распределяясь в тесте, играют роль включений, снижающих однородность и прочность цементного камня. При оптимальном содержании добавки в системе «цемент + минеральная добавка» прочность бетона повышается, достигая максимума. В этом случае частицы минеральной добавки играют роль элементов структуры цементного камня.

Дальнейшее увеличение дисперсного материала приводит к разбавлению цемента добавкой и нарушению непосредственных контактов между частицами цемента, что ведет к снижению прочности. Следует различать экономически оптимальное количество минеральной добавки, найденное из условия минимизации расхода цемента или стоимости бетона, и структурно-оптимальное, обусловленное физическим состоянием системы или структуры, связанное с перераспределением частиц в цементном тесте.

Предпочтение следует отдавать структурно-оптимальному количеству добавки, потому что бетонам с такой организацией структуры соответствует максимальное значение прочности — отклик системы «Ц+МД» на оптимизацию дисперсионной среды (цементного теста) в бетоне. 2. Сущность, назначение и виды термической и химико-термической обработки Термической обработкой стали называется совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки и

охлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее структуры и создания у нее необходимых свойств: прочности, твердости, износостойкости, обрабатываемости или особых химических и физических свойств [9. c.86]. Термообработка бывает предварительная и окончательная. Предварительная термообработка (отжиг поковок) проводится непосредственно после ковки с целью предотвращения появления флокенов, снижения твердости, для облегчения последующей механической обработки, уменьшения

остаточных напряжений и подготовки структуры под окончательную термообработку. Окончательная термообработка (нормализация, закалка с высоким отпуском и т.д.) придает металлу требуемый уровень механических свойств, обеспечивает необходимую структуру. Отжигом называется процесс термообработки, состоящий из нагрева стали до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения

Закалка стали – процесс, состоящий из нагрева стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения. Цель закалки – придание высокой твердости и прочности за счет получения неравновесных структур. Эти неравновесные структуры можно получить лишь при очень высоких скоростях охлаждения. Длительность выдержки при нагреве под закалку зависит от размеров гуделий и массы садки. В качестве закалочных сред (для быстрого охлаждения) используются вода, масло индустриальное и раствор

щелочи. Охлаждающая способность жидкостей различна. Отпуск стали заключается в нагреве до определенных температур (более низких им при закалке), выдержке и охлаждении. Цель отпуска – перевести структуру стали в более равновесное состояние, придать стали требуемые свойства. Кроме того при отпуске снимаются внутренние напряжения, полученные при закалке. В зависимости от температуры, отпуск бывает низкий, средний, высокий.

При низком отпуске сталь нагревается до температуры 150-3000С. Это приводит к снижению внутренних напряжений в стали. При низком отпуске твердость стали снижается незначительно. При среднем отпуске сталь нагревается до температуры 300-5000С. средний отпуск значительно понижает твердость и обеспечивает высокую вязкость стали. Среднему отпуску подвергают пружины, рессоры, штампы

для холодной обработки. Высокий отпуск проводят при температуре 500-6800С. высокий отпуск значительно понижает твердость и сопротивление разрыву и повышает пластичность и ударную вязкость. Высокому отпуску подвергают валы, оси и т.д. Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (например – углеродом, азотом и т.д.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации – получение твердой и износостойкой поверхности. Цементация бывает двух видов: газовая цементация и цементация в твердом карбюризаторе. В качестве твердого карбюризатора применяется активированный уголь (древесный уголь или каменноугольный полукокс) с активаторами. Газовую цементацию осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих

углерод: синтин, керосин и т.д. Окончательные свойства цементированных изделий достигаются в результате термической обработки, выполняемой после цементации – закалки и низкого отпуска. Это высокая твердость в цементированном слое и хорошие механические свойства сердцевины. Цементации подвергают низкоуглеродистые стали. Контроль термической обработки осуществляется определением механических свойств на образцах, а также замером твердости на приборах:

Бриннель и Роквелл. Определение твердости на приборе Бриннель осуществляется путем вдавливания в поверхность детали стального шарика под нагрузкой. По диаметру лунки после снятия нагрузки определяют твердость детали. Определение твердости методом Роквелла осуществляется путем вдавливания в поверхность детали алмазного конуса (под нагрузкой). По высоте отпечатка определяется твердость.

Оборудование для термообработки Печи – имеют газонепроницаемый корпус из листовой стали, обложенный огнеупорным кирпичом и теплоизоляционными материалами. На внутренних боковых стенках печей размещены нагреватели. Примеры обозначения модели печи и расшифровка: СШЗ – 10.10/10 СНО – 8.16.5/10 СВС – 100/13 США – 8.24/7 1-я буква

С – вид нагрева – печь электрическая, сопротивления и т.д. 2-я буква – основной конструктивный признак печи Ш – шахтная Н – камерная В – ванна и т.д. 3-я буква – характер среды при нагреве З – защитная О – окислительная С – соль, селитра А – азот и т.д. цифры – рабочее пространство печи (размеры в дециметрах), за дробью температура в сотнях градусов

С. 3.Современные способы обработки металлов резаньем. Сущность технологических процессов обработки на токарных станках. Элементы режимов резания при точении Резанье металлов – это обработка путем снятия стружки. В процессе обработки рабочее движение сообщаемое заготовке и режущему инструменту обеспечивает снятие стружки нужных размеров. Способы обработки металла – 1)Точение 2)

Сверление 3) Фрезирование 4)Строгание 5) Шлифование. Процесс резанья характеризуется 1) скоростью 2) площадь срезаемого слоя 3) машинное и штучное время. Для определения экономических характеристик резанья необходимо учитывать время затрачиваемое на процесс отделения стружки, время на подготовку заготовки и снятие готовой детали. Режущий инструмент – разделяется на 2 группы 1) однолезвийный (резец) 2) многолезвийный (фреза, сверло)

Производительность зависит от материала из которого он сделан. Материал режущего инструмента должен иметь свойства 1) износостойкость 2) твердость 3) сопротивление изгибу и удару 4) теплопроводность 5) красностойкость. Для изготовления применяются углеродистые и легированные стали. Область применения алмазного инструмента 1) шлифование 2) заточка режущего инструмента 3) разрезание

высокопрочных материалов. Для шлифования применяют круги из электрокорунда, они имеют огранисенные скорости резанья, превышение идет к разрушению. Резец – состоит из рабочей (лезвие) и крепежной части. С увеличением угла заострения повышается стойкость резца. При затуплении усиляется трение, повышается температура. Экономические характеристики – Надежность режущего инструмента определяется его стойкостью сохранять

исходные размеры. Скорость затупления максимально зависит от температуры, для повышения надежности используется искусственное охлаждение. В результате резанья резец принимает на до 40% общего количества теплоты, t резанья 800-1010. В результате ускоренное изнашивание инструментов. Оптимальный режим – сочетание элементов обеспечивающих качественное выполнение операций с наименьшими затратами труда. Основные элементы оптимизации: 1) скорость резанья 2) глубина резанья 3) технологическое

время. Основными показателями машин являются: 1) технологичность 2) производительность 3) средняя наработка на отказ 4) Вероятность безотказной работы. Для проектирования изделий используются ЭВМ, что позволяет повысить производительность расчетов, и снизить стоимость проектирования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Для развитых стран сегодня характерны насыщенность производства техникой и квалифицированной рабочей силой, наличие, емкого платежеспособного спроса на товары и услуги самого разнообразного назначения.

Поэтому для увеличения производства готовых изделий нет необходимости наращивать выпуск металла, комплектующих изделий и т.д более того, численность станочного парка в ряде стран стала даже сокращаться. Проходящая структурная перестройка нацелена на повышение качественных параметров производства и выпускаемых изделий, усиление ресурсосберегающего типа воспроизводства, интенсификацию народнохозяйственных процессов, ускоренное развитие новейших наукоемких отраслей.

Структурные изменения происходят в отраслевом и воспроизводственном разрезах. Структурные преобразования стали осуществляться на микроуровне — уровне подотраслей и видов производств — главным образом за счет качественных сдвигов внутри традиционных отраслей хозяйства. При этом ведущей отраслью материального производства остается промышленность и прежде всего машиностроение, где аккумулируются научно-технические достижения.

Поэтому именно в ней наиболее заметна тенденция к снижению удельного веса сырья, энергоносителей, живого труда, в структуре промышленности стремительно растет доля новейших наукоемких отраслей. Сохраняется тенденция сокращения доли добывающей промышленности (при росте затрат на разведку, бурение и добычу газа, нефти и т.д.). При этом в нее все больше проникают новейшие прогрессивные технологические процессы, внедряются микропроцессоры и микросхемы, которые оказывают громадное воздействие на структуру

производства и способствуют массовому высвобождению из производственного процесса рабочей силы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 1. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей под редакцией А.Г.Братухина, Г.К. Язова, Б.Е.Карасева. М.: Машиностроение, 1997г. 410с. 2. Гарькавый А.А «Производство деталей авиационных двигателей». М.: Машиностроение, 1977г. 3. Гуляев А.П «Металловедение».

М.: Машиностроение, 1988г. 4. Долотов Г.П Кондаков Е.А «Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов». М.: Машиностроение, 1988г. 336с. 5. Электротермическое оборудование: Справочник под редакцией А.П. Альтгаузена. М.: Энергия, 1980г. 416с. 6. Авиационные материалы. Справочник, тои

I под редакцией Туманова А.Т ОНТИ, 1975. 7. арфеновская Н.Г Самоходский А.И. «Технология термической обработки металлов». 8. Филлипов С.А Фиргер И.А. «Справочник термиста». М.: Машиностроение, 1975г. 9. Башнин Ю.А Ушаков Б.К Секей А.Г. «Технология термической обработки стали».

М.: Металлургия, 1986. 424с. 10. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.1986 11. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия , 1993 12. Лившиц Металлография. М.: Металлургия ,1994.