Литьё под давлением
ЛПД занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.
Литьё по выплавляемым моделям
Ещё один способ литья металлов — по выплавляемой модели — применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например лопатки турбин и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система.
Вопрос №27
Литье в оболочковые формы
Литье в оболочковые формы - способ получения отливок из расплавленного металла в формах, изготовленных по горячей модельной оснастке из специальных песчано-смоляных смесей. Формы представляют собой сухие тонкостенные оболочки толщиной 8-15мм. Формовочная смесь состоит из мелкого кварцевого песка и крепителя. Крепителями служат различные термореактивные смолы.Наибольшее распространение получила фенольно-формальдегидная смола (бакелит).
|
|
|
Литье в оболочковые формы применяется для изготовления сложных тонкостенных отливок из черных и цветных металлов. В оболочковых формах изготавливают сложные тонкостенные отливки массой 0,2…100 кг с толщиной стенки 3…15 мм для приборов, автомобилей, металлорежущих станков - ребристые цилиндры, коленчатые валы и т.д. Способ применяют для стальных и алюминиевых отливок простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве. Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80...40 мкм, и точность - 12...14 квалитет.
Вопрос №26
Объемная усадка-уменьшение объема сплава при формировании отливки.
Объемную усадку определяют соотношением,%, €(эпселент) = (Vф – Vот) 100/Vот где Vф и Vот – объем полости формы и объем отливки при t=20 ▫C
Объемная усадка приблизительно равна утроенной линейной усадке.
€(эпселент) = 3 €лин.
Вопрос № 17
Вакуумно-дуговой переплав осуществляют;
Применяется с целью удаления из металла газов и не металлических включений.
Процесс осуществляется в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом.Расходуемый электрод изготовляют механической обработкой слитка выплавленного в электропечах.
|
|
|
При подаче наприжения между расходуемым электродом-катодом и завтравкой-анодом,возникает дуга.Дуга горит мужду расходуемым электродом и жидким металлом в верхней части слитка на протяжении всей плавки.
Слитки ВДП содержат мало газов,неметаллических включений,отличаются высокой равномерностью химического состава,повышенным механическими сввами. Из слиткой изготовляют ответственные детали турбин,двигателей,авиационных конструкций.масса слитков достигает 50 т.
Вопрос №4.
Флюс в металлургии
Флюсами, или плавнями, называются примеси, прибавляемые при выплавке металлов с целью образования шлака надлежащей степени плавкости. Впрочем, часто Ф. называются также примеси, прибавленные с целью разложить то или другое металлическое соединение или растворить металл или его соединения в массе прибавленного вещества и т. д. (см. Шлаки и Шихта). Выбор Ф. зависит от рода плавки и от состава руд. Например, при руде, богатой глиноземом и кремнеземом, Ф. должен быть известковым или магнезиальным — этот случай имеет место на 9/10 всех чугуноплавильных заводов. Чистый известняк состоит из 56 % извести и 44 % угольной кислоты. Чтобы ввести в шихту 100 част. извести, надо 178,6 известняка. Конечно, можно прибавлять в печь и прямо известь, но это делается сравнительно редко. Известняки, содержащие окаменелости, иногда содержат много фосфора, что часто нежелательно; поэтому предварительный анализ известняков составляет существенную необходимость. Лучше всех мраморовидные, кристаллические известняки; мел применяется редко. Доломит, содержащий в среднем 60 % углекислого кальция и 40 % углекислого магния, находит себе также применение при плавке — он дает более легкоплавкие шлаки, чем чистый известняк. В доменном производстве главная цель применения Φ. — это связать кремнезем железной руды. Естественно, что чем меньше сам известняк содержит кремнезема, тем лучше. Кварц и другие минералы, содержащие кремнезем, — песчаники, роговые обманки, гранаты, полевые шпаты, базальты и т. д. — применяются при рудах очень богатых основаниями. Силикаты легче чистого кварца вступают в соединения и плавятся. Плавиковый шпат действует на шлаки чрезвычайно разжижающим образом. Температура плавления шлака им также сильно понижается. Дороговизна его и разъедание им стенок печи мешают его рядовому применению. В домну плавиковый шпат вводится в случае расстройства хода печи; иногда его засаживают в какое-нибудь определенное место печи, чтобы удалить образовавшиеся там настыли. Глинистые сланцы применяются в виде Ф. при сильно известковистых рудах. Железо присаживается при плавке свинцовых, сурьмяных, ртутных руд главнейше для разложения руды: PbS + Fe = Pb + FeS. Руды мышьяка и сурьмы служат плавнями при плавке на кобальт и никель. Свинец служит для собирания золота и серебра при плавке медных руд. Металлические окислы присаживаются для различных целей: при пудлинговании — при рафинировании меди — для разделения металлов; для образования жидких шлаков — как сильные основания (плавка меди) и т. д. Шлаки того же или другого процесса служат также флюсами; действие их зависит от их состава.
|
|
|
|
|
|
Формулы:
Ca(CO3)=CaO + CO2
FeS + CaO= CaS + FeO
(CaS- уходит в шлак)
(SiO2+ALO3)/(CaO +MgO)приблизительно=1.
Вопрос №13
. Дуговая сталеплавильная печь — электрическая печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и др. материалов.
В обозначении дуговой сталеплавильной печи, как правило, присутствует её ёмкость в тоннах (например, ДСП-12). Диапазон печей варьируется от 0,1 до 400 тонн. Температура в ДСП может достигать 1800 °С.
Дуговая сталеплавильная печь (ДСП) состоит из рабочей ванны (плавильного пространства), регулятора мощности дуги и вспомогательных технологических механизмов, позволяющих открыть (закрыть) свод печи, скачать шлак и слить металл.Регулятор мощности дуги представляет собой механизм перемещения электродов с приводом, управляемый программно-адаптивным регулятором электрического режима.
Ранее существовали регуляторы дуги с электромеханическими приводами, которые в силу своей большой инерционности не получают дальнейшего распространения и практически полностью вытеснены регуляторами электрогидравлическими.
Как правило, ДСП имеет индивидуальное электроснабжение через печной трансформатор, подключенный к высоковольтной линии. Мощность трансформатора на больших печах достигает 180 МВт, первичное напряжение 6-35 кВ, на высокомощных печах до 110 кВ, вторичное 50-300В, а в современных печах до 1200 В. Вторичное напряжение регулируется при помощи переключателя ступеней напряжения (ПСН), который может быть как переключаемым при отключенной печи (ПБВ), так и под напряжением (РПН).
Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен снаружи заключена в металлический кожух. Съёмный свод может быть набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо, а может быть из водоохлаждаемых панелей, как и стенки. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь обычно питается трёхфазным током, но есть печи постоянного тока. Современная мощная дуговая печь используется преимущественно как агрегат для расплавления шихты и получения жидкого полупродукта, который затем доводят до нужных состава и степени чистоты внепечной обработкой в ковше.
Процесс выплавки
Плавка в ДСП, после осмотра печи и ремонта пострадавших участков футеровки (заправка), начинается с завалки шихты. В современные печи шихту загружают сверху при помощи загрузочной бадьи (корзины). Для предохранения подины от ударов крупными кусками шихты на дно бадьи загружают мелкий лом. Для раннего шлакообразования в завалку вводят известь 2-3 % от массы металлической шихты. После окончания завалки в печь опускают электроды, включают высоковольтный выключатель и начинают период плавления. На данном этапе возможна поломка электродов (при плохой проводимости между электродом и шихтой исчезает электрическая дуга и электрод упирается в непроводящий кусок шихты). Регулирование отдаваемой мощности осуществляется изменением положения электродов (длины электрической дуги) либо напряжения на электродах. После периода расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Шлак скачивают через шлаковую летку (рабочее окно), постоянно присаживая шлакообразующие, в течение всего периода плавления, с целью удаления фосфора из расплава. Шлак вспенивают углеродсодержащими материалами для закрытия дуг, для лучшей его скачиваемости и уменьшения угара металла.
Выпуск готовой стали и шлака в стальковш осуществляется через сталевыпускное отверстие и жёлоб путём наклона рабочего пространства (или, если печь оборудована вместо жёлоба донным выпуском, то через него). Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки (замер температуры металла и отбор пробы химического состава металла). Также рабочее окно может использоваться для подачи шлакообразующих и легирующих материалов (на малых печах). На современных сверхмощных печах подача шлакообразующих во время плавки осуществляется через специальное отверстие в своде конвеерной подачей. Углеродистые материалы для вспенивания шлака подаются в печь либо порционно через свод, либо вводятся инжекционными горелками струей сжатого воздуха. Перед выпуском и во время выпуска в стальковш добавляются легирующие и раскислители, а при отсекании печного шлака еще и шлакообразующие материалы.
Преимущества ДСП
Использование электрической энергии (электрического тока), возможность расплавить шихту (металлолом) практически любого состава, точное регулирование температуры металла и его химического состава подтолкнуло промышленность к использованию ДСП в ходе второй мировой войны для производства легированной стали, качественного литья и, как следствие, деталей оружия ибоеприпасов. Сегодня дуговые сталеплавильные печи производят различные сорта сталей и чугунов, а также могут являться источником сырья (полупродукта) для АКП и МНЛЗ.
Недостатки
Высокий местный перегрев под электродами; трудность перемешивания и усреднения химического состава чугуна; значительное количество продуктов горения и шума во время работы.
Вопрос №3
Шихта (от нем. Schicht), смесь материалов в определённой пропорции, подлежащих переработке в металлургических, химических и других агрегатах. Ш. рассчитана на получение конечных продуктов с заданными физическими и химическими свойствами. В состав металлургической Ш. могут входить руды, рудные концентраты и агломераты, оборотные шлаки, пыль из уловительных устройств, металлы (главным образом в виде лома), флюсы, а иногда и топливо (например, при доменной плавке чугуна, выплавке ферросплавов). Ш. загружается в агрегат либо в виде однородной смеси (порошковой, кусковой, брикетированной), приготовленной вне агрегата, либо порциями, состоящими из отдельных компонентов Ш. Материалы Ш. обычно хранятся на шихтовых дворах. Ши́хта (нем. Schicht) — смесь исходных материалов, а в некоторых случаях (например, при выплавке чугуна в доменной печи) и топлива в определённой пропорции, подлежащая переработке в металлургических, химических и других агрегатах.
Шихтами обычно называют исходные смеси, использующиеся в пирометаллургических или иных высокотемпературных (производства стекла, цемента, некоторых керамических материалов и изделий, коксование углей) процессах.
В состав металлургических шихт обычно входят исходное или обогащённое рудное сырьё, сырьё с флюсами и оборотными материалами. Шихты в чёрной металлургии (например, в доменном процессе) зачастую содержат и топливо, в то время как в цветной металлургии шихты как правило, топлива не содержат.
Типичные требования к качеству шихты определяются обеспечением стабильности и воспроизводимости результатов процесса, в котором она используется:
ñ постоянство химического состава;
ñ однородность по химическому, минералогическому и гранулометрическому составу;
ñ оптимальная крупность компонентов шихты;
ñ оптимальная влажность.
Вопрос №11
Мартеновская печь (от имени Пьера. Мартена), пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь заданного химического состава и качества.
Мартеновская печь — агрегат симметричный: правая и левая её стороны относительно вертикальной оси одинаковы по устройству. Топливо и воздух для горения поступают в рабочее пространство поочерёдно то с правой, то с левой стороны; продукты сгорания отводятся из рабочего пространства соответственно с противоположной стороны. Изменение направления подачи топлива и воздуха, то есть изменение направления факела в рабочем пространстве, осуществляется системой клапанов и шиберов и называется "перекидкой" клапанов. Продукты сгорания поступают из шлаковика в регенератор сверху при температуре 1500— 1600 °C и, проходя по насадке (огнеупорная кладка регенераторов), передают ей значительную часть содержащегося в них тепла. При последующем прохождении через нагретую насадку холодного воздуха или газа они нагреваются до 1100— 1200 °С.
Все элементы М. п. выкладывают из огнеупорных материалов. В зависимости от характера огнеупорных материалов, из которых выложено рабочее пространство, М. п. делятся на основные и кислые. Для кладки основной М. п. применяют магнезитовый, магнезито-хромитовый, хромомагнезитовый кирпичи, магнезитовый порошок (для наварки пода), для кладки кислой М. п. — динасовый кирпич и кварцевый песок. В нижнем строении печи используются форстеритовый, высокоглинозёмистый, магнезитовый и шамотный кирпичи. Для придания строительной прочности всей конструкции печи кладка крепится металлической арматурой. Узлы и детали М. п., работающие в условиях высоких температур, постоянно охлаждаются.
Основной принцип действия — вдувание раскаленной смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, отражающим жар вниз, на расплав. Нагревание воздуха происходит посредством продувания его через предварительно нагретый регенератор (специальная камера, в которой выложены каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев регенератора до нужной температуры осуществляется очищенными горячими печными газами. Происходит попеременный процесс: сначала нагрев регенератора продувкой печных газов, затем продувка холодного воздуха.
В зависимости от состава огнеупорных материалов, из которых изготовлена подина печи, мартеновский процесс бывает двух типов: основной (в составе огнеупоров подины преобладают основные окислы — CaO, MgO) и кислый (подина состоит из SiO2). Шлак основного процесса состоит преимущественно из основных окислов, а кислого — из кислых. В зависимости от состава шихты (точнее, от соотношения чугуна и лома в шихте) мартеновский процесс подразделяют на несколько технологических вариантов. При карбюраторном (скрап-угольном) процессе металлическая часть шихты состоит практически только из стального лома (Скрапа), а требующееся количество углерода вводится в шихту углеродсодержащими материалами (карбюраторами): антрацитом, коксом, графитом, каменным углём и т. п. Карбюраторный процесс получил очень небольшое распространение. Скрап-процесс характеризуется тем, что шихта состоит в основном из скрапа. Расход чугуна при этом зависит от необходимого для проведения периода кипения содержания углерода в расплавленном металле и колеблется от 20 до 45 %. Скрап-процесс обычно применяется на заводах, не имеющих доменных печей, а также в мартеновских цехах машиностроительных заводов. Наиболее широко распространён скрап-рудный процесс, получивший своё название от того, что твёрдая часть шихты состоит в основном из скрапа и руды; для процесса характерно повышенное количество чугуна (50—80 % от массы металлической части шихты), заливаемого в печь в жидком виде. Скрап-рудный процесс применяется в мартеновских цехах заводов, имеющих доменные печи. В связи с повышенным содержанием чугуна в шихте в ванну вносится много примесей (углерод, марганец, кремний, фосфор, сера), на окисление которых требуется повышенное количество кислорода (газообразного и в виде окислов руды). Рудный процесс получил своё название от того, что твёрдая часть шихты состоит в основном из железной руды; металлическая часть шихты состоит только из жидкого чугуна. Широкого применения рудный процесс не получил.
Более 95 % мартеновской стали выплавляется основным процессом (скрап-процессом и скрап-рудным). Кислый мартеновский процесс значительно меньше распространён, чем основной, в связи с тем, что при нём затруднено удаление из металла серы и фосфора и поэтому требуются более чистые (и, следовательно, более дорогие) шихтовые материалы; плавка при кислом процессе длится дольше, чем при основном. Однако особенности взаимодействия металла с кислой футеровкой подины печи и с кислым шлаком, газопроницаемость которого меньше, чем основного, а также использование чистых шихтовых материалов позволяют получать при кислом процессе сталь высокого качества, чистую от вредных примесей и характеризующуюся очень малой анизотропностью свойств вдоль и поперёк направления последующей обработки давлением. В связи с этим кислая мартеновская сталь широко используется для производства роторов турбин, крупных коленчатых валов, стволов артиллерийских орудий и других изделий, которые должны иметь высокую механическую прочность вдоль и поперёк волокна.
Вопрос № 6
Сталь (отнем.Stahl[1]) — деформируемый (ковкий)сплавжелезасуглеродом(и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением. Содержание углерода в стали не более 2,14%, но не менее 0,022 %.[источник не указан 296 дней]Углерод придаёт сплавам железапрочностьитвёрдость, снижаяпластичностьивязкость.
Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45% железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).
В древнерусских письменных источниках сталь именовалась специальными терминами: «Оцел», «Харалуг» и «Уклад». В некоторых славянских языках и сегодня сталь называется «Оцел», например в чешском.
Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.
Стали с высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор, амортизаторов, силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле, сильфонов, растяжек, подвесок.
Пружины, рессоры машин и упругие элементы приборов характеризуются многообразием форм, размеров, различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении — релаксационной стойкостью.[2]
Классификация
См. также: Маркировка сталей
Стали делятся на конструкционные и инструментальные. Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь.
По химическому составу стали делятся на углеродистые[3] и легированные[4]; в том числе по содержанию углерода — на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3—0,55 % С) и высокоуглеродистые (0,6—2 % С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные — до 4 % легирующих элементов, среднелегированные — до 11 % легирующих элементов и высоколегированные — свыше 11 % легирующих элементов.
Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
По структуре сталь различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную или перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!