Технология металлов и сварка (П.И. Полухин)
- Подробности
- Категория: Сварка
Год выпуска: 1977
Автор: П.И. Полухин., Б.Г. Гринберг., В.Т. Жадан., С.К. Кантеник., Д.И. Васильев
Жанр: Технические науки
Издательство: Высшая школа
Язык: Русский
Формат: DJVU
Количество страниц: 464
В учебнике изложены основы производства черных и цветных металлов, литейного производства, обработки металлов давлением, сварочного производства; рассмотрены важнейшие вопросы металловедения и термической обработки, и также обработки металлов резанием.
По содержанию и научному уровню учебник отвечает требованиям программы соответствующего курса, утвержденной Учебно-методическим управлением Министерства высшего и среднего специального образования СССР.
Предназначается для студентов строительных специальностей технических вузов и может использоваться в качестве учебного пособия для студентов-заочники в немашиностроительных специальностей.
Настоящий учебник написан по программе курса «Технология металлов и сварка» для студентов строительных специальностей высших учебных заведений.
Изучение технологии металлов способствует успешному усвоению специальных дисциплин, формирующих технический кругозор инженера строителя.
Ознакомление со способами получения черных и цветных металлов и сплавов, знание их основных свойств и методов обработки необходимы для правильного выбора и использования металлических материалов в строительстве. Инженер любой строительной специальности должен знать, как влияют на свойства металлов режимы термической и других обработок и что можно сделать для изменения свойств металлов в нужном направлении.
Получая необходимые знания по технологии металлов, студенты строительных специальностей должны более подробно изучать те строительные материалы, которые непосредственно связаны с их дальнейшей практической деятельностью. Поэтому в разделе «Металловедение и термическая обработка» содержатся сведения о строительных сталях, их свойствах и областях применения; в разделе «Обработка металлов давлением» полнее изложена технология прокатки строительных профилей (арматурной стали, тонкостенных балок, швеллеров, шпунтовых свай, полосовой стали и труб), а также экономичных профилей проката переменного и постоянного сечения; в разделе «Сварка и огневая резка металлов» подробно описана технология сварки строительных конструкций.
В разделе «Обработка металлов резанием» не рассмотрена слесарная обработка металлов, так как с основными ее операциями и применяемым инструментом студенты очного обучения подробно знакомятся на производственной практике, а студенты заочного обучения — во время работы на предприятиях.
Учебник составлен коллективом авторов под общей редакцией докт. техн. наук, проф. П. И. Полухина. Разделы первый, второй и пятый написал проф. Б, Г. Гринберг третий — проф. С. К. Кантеник: четвертый — докт. техн. наук, проф. 11. И. Полухин и проф. Д. И. Васильев (глава «Ковка и штамповка металлов»); введение и шестой раздел — проф. В. Т. Жадан: доц. канд. техн. наук В. С Ермаков принимал участие в написании § 5 «Термомеханическая обработка стали» главы XI.
Металлы — наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.
Производство и обработка металлов возникли очень давно и достигли современного технического уровня развития в результате использования практического опыта и достижений науки многих поколении человеческого общества.
Сначала человек использовал для различных целей самородные металлы — золото, серебро, медь. Затем он научился получать металлы и сплавлять их друг с другом. Получение бронзы (прочного и твердого сплава меди с оловом, а позднее и с некоторыми другими элементами) открыло новую эпоху в развитии материальной культуры, называемую бронзовым веком. Позже была освоена выплавка железа.
Первыми плавильными агрегатами для получения железа из руд были неглубокие земляные ямы (горны), в которые загружали измельченную железную руду и древесный уголь. При горении древесного угля руда превращалась в сыродутное железо. Его извлекали из горна в виде комков (железных криц) и подвергали ковке. К ХIII XIV вв. нашей эры сыродутные горны заменили круглыми шахтными печами— домницами. В них развивались более высокие температуры, чем в сыродутных горнах, и происходило насыщение железа углеродом. В результате в нижней части домницы получался жидкий металл чугун. Из чугуна изготовляли простые отливки (плиты, шары и т. п.). Эти отливки обладали достаточной прочностью, но были хрупкими и не поддавались ковке.
Постепенно форму домницы изменяли, а ее размеры увеличивали. Ее стали называть доменной печью, являющейся до сих пор основным агрегатом для производства чугуна.
Современные доменные печи — это крупные высокомеханизированные и автоматизированные агрегаты большой единичной мощности. В нашей стране на Криворожском металлургическом заводе им В И Ленина в 1974 г. введена в строй самая мощная в мире домен-пая печь объемом 5000 м3; она обеспечивает выпуск около 4 млн. т чугуна в год. Примерно в середине XIV в. научились перерабатывать хрупкий чугун в очень прочный и ковкий металл — сталь, выжигая углерод из жидкого чугуна в так называемых кричных горнах.
Позднее кричный процесс сменили более совершенные способы передела чугуна в сталь — пудлинговый, бессемеровский, томасовский и мартеновский. Последние три способа, а также электроплавка находят широкое применение в современном сталеплавильном производстве.
При этом основным направлением научно-технического прогресса в сталеплавильном производстве является кислородно-конверторный способ производства стали. В 1974 г. на Ново-Липецком металлургическом заводе введен в строй кислородно-конверторный блок, который обеспечивает выпуск 4 млн. т стали в год.
Применение кокса (первая половина XVIII в) и использование горячего дутья (начало XIX в.) в доменных печах создали огромные возможности для дальнейшего расширения выплавки чугуна и связанного с ним производства стали.
-Существенную роль в развитии отечественной металлургии чугуна и стали сыграли работы М. В. Ломоносова, М. А. Павлова, А. А. Байкова, И. П. Бардина и многих других.
Наши соотечественники П. П. Аносов и Д. К. Чернов в XIX в. заложили основы металлографии — науки о строении металлов и сплавов.
В настоящее время металлография и смежные с ней науки содержат глубокие знания о строении металлов и сплавов и природе внутренних связей в них. На основе этих данных разработаны методы термической (тепловой) обработки металлов и сплавов, изменяющей их механические и физические свойства в нужном направлении.
Одновременно с развитием и усовершенствованием методов получения черных и цветных металлов развивалась и совершенствовалась технология их обработки. К основным технологическим способам обработки металлов относят литейное производство, обработку давлением (прокатку, волочение,прессование, ковку, штамповку), сварку и огневую резку, термическую обработку, обработку резанием (механическая обработка) и различные виды электрофизических и электрохимических способов размерной обработки металлов.
Производство литых металлических изделий было известно в глубокой древности, но более широко стало развиваться после XIV в., когда научились получать в земляных формах отливки из жидкого чугуна, выплавляемого в доменных печах.
В конце XVIII в. была предложена опрокидывающаяся шахтная печь, явившаяся прототипом вагранки, а несколько позже — и вагранка для переплавки чугуна; это расширило возможности литейного производства.
Для удовлетворения непрерывно возрастающих потребностей машиностроительной промышленности в практику литейного производства постепенно вводили новые способы литья, а также формовочные машины, механизировали и совершенствовали технологические процессы получения отливок из чугуна, стали и цветных металлов. Наиболее ранними способами обработки металлов давлением являлись ковка и волочение. Все технологические операции выполняли вручную. Значительное развитие эти способы обработки получили со времени постройки железоделательных заводов в XVI—XVII гв. Большим шагом вперед в развитии кузнечного производства было применение в XIX в. паровых, пневматических, фрикционных молотов и прессов.
Прокатка металлов возникла позже ковки и волочения. Первые сведения о прокатке относятся к XV в. {обработка свинцовых полос). Первые прокатные станы имели ручной, а затем водяной привод. В 40-х годах XIX в. на заводах появились прокатные станы с механическим приводом.
С увеличением мощности прокатного оборудования стали появляться специальные станы для прокатки листов,рельсов, сортового металла. В конце XIX в. начали применять крупные станы для обжатия слитков (так называемые блюминги и слябинги). Современные прокатные станы представляют собой мощные агрегаты с высокой степенью механизации и автоматизации.
Прессование цветных металлов возникло в последней четверти XIX в., стали и тугоплавких сплавов — только в 30-х годах XX в.
Сварка металлов является одним из прогрессивных процессов металлообработки в промышленности и строительстве. Существует несколько способов сварки; из них наиболее распространенным является электросварка. В настоящее время способы сварки металлов и сплавов в значительной степени усовершенствованы и автоматизированы.
Среди способов обработки металлов и сплавов важное место занимают различные виды термической обработки — отжиг, нормализация, закалка, отпуск и др. Нагревом металлов или сплавов до определенной температуры, выдержкой и последующим охлаждением с различной скоростью получают необходимые изменения их структуры и свойств.
Обработка металлов резанием была известна в глубокой древности и осуществлялась сначала вручную, а затем с помощью приспособлений, значительно усиливающих действие режущего инструмента. Токарные и сверлильные станки с вращательным движением от водяного колеса появились лишь в XIV—XVI вв. В начале XVIII в. был сконструирован и применен в токарном станке суппорт, перемещающийся вдоль обрабатываемой детали при помощи зубчатого колеса и рейки. Позже для продольного перемещения суппорта был использован ходовой шит. К середине XIX в. были изобретены все основные виды металлорежущих станков.
В настоящее время советской станкостроительной промышленностью освоены и серийно выпускаются высокопроизводительные металлорежущие станки — автоматы и полуавтоматы, а также автоматические" линии, работающие по заданной программе.
Увеличение производства металлов было и остается одной из важнейших народнохозяйственных задач Советского Союза, так как потребность в них еще далеко не удовлетворяется. В соответствии с планами развития народного хозяйства у нас изготовляют огромные количества металлорежущих станков, автомобилей, тракторов, комбайнов, вагонов, тепловозов, электровозов, кораблей; строят многочисленные промышленные и гражданские здания, новые жилые дома, железнодорожные и автодорожные мосты; прокладывают тысячи километров водо-, газо- и нефтепроводов, железнодорожных и автомобильных дорог и т. д. Все это требует значительного количества металла.
Для выполнения этой исторической задачи необходимо дальнейшее интенсивное развитие всех отраслей народного хозяйства, в том числе металлургии, машиностроения и металлообработки, а также строительной индустрии.
