Контрольная работа по "Металлургии"

№42 Сплавы на основе магния. Свойства магния. Общая характеристика и классификация магниевых сплавов

Чистый  магний из-за малой коррозионной стойкости  и малой прочности для сварных  конструкций непригоден. В качестве конструкционного материала применяют  сплавы магния с алюминием, марганцем, церием и др. Из всех конструкционных материалов магниевые сплавы отличаются наименьшей плотностью (в 4 раза меньше, чем у стали), что обусловливает их применение для конструкций, у которых масса является основным показателем. В отличие от алюминиевых сплавы на основе магния и их сварные соединения имеют меньшую пластичность.

Маркируют магниевые сплавы буквой М с другой рядом стоящей буквой А для  обрабатываемых сплавов и Л для  литейных сплавов.

Собственная окисная пленка слабо защищает металл от воздействия атмосферы и влаги  даже при комнатной температуре.

Проникая  сквозь рыхлую пленку, кислород непрерывно взаимодействует с внутренними  слоями металла. Для повышения коррозионной стойкости его поверхность покрывают  искусственной хроматной защитной пленкой.

При повышении  температуры окисление магния резко усиливается, что затрудняет его Сварку. Магниевые сплавы необходимо тщательно очистить от окиси магния и защитной пленки до начала сварки, а затем нанести защитную пленку на поверхность сварного соединения. Длительное хранение металла после зачистки до сварки ухудшает качество швов.

Наиболее  широкое распространение при  изготовлении сварных конструкций  из магниевых сплавов имеет аргоно-дуговая  сварка вольфрамовым электродом. При  этом процессе легче осуществляется надежная защита сварочного пространства от воздействия воздуха. Ранее применявшиеся сварка угольным электродом с подачей в сварочную ванну флюсов и сварка покрытыми электродами в настоящее время потеряли свое значение.

Сварку  в аргоне магниевых сплавов, так  же как и алюминиевых, производят преимущественно переменным током, при этом обеспечивается достаточно полное удаление окисной пленки. Стыковые соединения сваривают на стальной подкладке с небольшой канавкой для формирования обратного валика. При сварке поддерживают возможно более короткую дугу. В данном случае полнее реализуются преимущества аргоно-дугового процесса — удаление окисной пленки действием электрического тока и надежная защита жидкого металла от окисления. Прочность сварных соединений составляет 60—90% прочности основного металла. Аргоно-дуговым способом также заваривают дефекты магниевого литья. Во избежание холодных трещин сваренные узлы обычно подвергают отжигу при температуре 250° С в течение 0,5—1 ч. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

№51 Получение изделий  из порошков. Метод  порошковой металлургии. Свойства и применение порошковых материалов в сельскохозяйственном машиностроении.

Порошковой  металлургией называют область техники, охватывающую совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента. Из имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает особое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, которые другим путем получить или очень трудно или невозможно. У таких материалов можно получить уникальные свойства, а в ряде случаев существенно повысить экономические показатели производства. При этом способе в большинстве случаев коэффициент использования материала составляет около 100%.

Порошковая  металлургия находит широчайшее применение для различных условий работы деталей изделий. Методами порошковой металлургии изготовляют изделия, имеющие специальные свойства: антифрикционные детали узлом трения приборов и машин (втулки, вкладыши, опорные шайбы и т.д.), конструкционные детали (шестерни, кулачки и др.), фрикционные детали (диски, колодки и др.), инструментальные материалы (резцы, пластины резцов, сверла и др.), электротехнические детали (контакты, магниты, ферриты, электрощетки и др.) для электронной и радиотехнической промышленности, композиционные (жаропрочные и др.) материалы.

Основные  преимущества использования порошковой металлургии:

- снижает затраты на дальнейшую механическую обработку, которая может быть исключена или существенно уменьшена. Получает готовое изделие точное по форме и размерам. Обеспечивает высокое качество поверхности изделия.

- использует энерго и ресурсосберегающие технологии. Уменьшает количество операций в технологической цепи изготовления продукта. Использует более чем 97% стартового сырья. Реализует многие последующие сборочные этапы ещё на стадии спекания. 
 

- позволяет получать изделия с уникальными свойствами, используя многокомпонентные смеси, объединяя металлические и не металлические компоненты. Изделия различной пористости (фильтры) с регулируемой проницаемостью;

Подшипники  скольжения с эффектом самосмазывания.

- получает более высокие экономические, технические и эксплуатационные характеристики изделий по сравнению с традиционными технологиями.

- упрощает зачастую изготовление изделий сложной формы.

- обеспечивает прецизионное производство. Соответствие размеров в серии изделий.

Производство  металлических порошков и их свойства.

В настоящее  время используют большое количество методов производства

металлических порошков, что позволяет варьировать  их свойства, определяет

качество  и экономические показатели.

Условно различают два способа изготовления металлических порошков:

1) физико-механический;   2) химико-металлургический.

При физико-механическом способе изготовления порошков превращение

исходного материала в порошок происходит путём механического измельчения в твердом или жидком состоянии без изменения химического состава исходного материала. К физико-механическим способам относят дробление и размол, распыление, грануляцию и обработку резанием измельчаемого материала.

При химико-металлургическом способе изменяется химический состав или агрегатное состояние исходного материала. Основными методами при химико-металлургическом производстве порошков являются: восстановление окислов, электролиз металлов, термическая диссоциация карбонильных соединений.

Измельчение твердых материалов - уменьшение начальных размеров частиц путем разрушения  их под действием внешних усилий. Различают измельчение дроблением, размолом или истиранием. Наиболее целесообразно применять механическое измельчение хрупких металлов и их сплавов таких, как кремний, сурьма, хром, марганец, ферросплавы, сплавы алюминия с магнием. Размол вязких пластичных металлов (медь, алюминий и др.) затруднен. В случае таких металлов наиболее целесообразно использование в качестве сырья отходов образующихся при обработке металлов (стружка, обрезка и др.). При измельчении комбинируются различные виды воздействия на материал статическое – сжатие и динамическое – удар, срез – истирание, первые два вида имеют место при получении крупных частиц, второй и третий – при тонком измельчении. При дроблении твердых тел затрачиваемая энергия выполняет работу упругого и пластического деформирования и разрушения, нагрева материалов, участвующих я процессе размельчения. Для грубого размельчения используют щековые, валковые и конусные дробилки и бегуны; при этом получают частицы размером 1-10 мм, которые являются исходным материалом для тонкого измельчения, обеспечивающего производство требуемых металлических порошков. Исходным материалом для тонкого измельчения может быть и стружка. Окончательный размол полученного материала проводится в шаровых вращающихся, вибрационных или планетарных центробежных, вихревых и молотковых мельницах.

Шаровая мельница (рис. 1) - простейший  аппарат, используется для

получения относительно мелких порошков с размером частиц от нескольких единиц

до десятков микрометров.

Рис 1 .Схемы движения шаров в мельнице: а – режим скольжения, б – режим

перекатывания, в – режим свободного скольжения, г – режим критической скорости.

Рис 2. Схема вибрационной мельницы:1-корпус-барабан, 2-вибратор вращения, 3-спиральные пружины, 4-электродвигатель, 5-упругая соединительная муфта.

В мельницу загружают размольные тела (стальные или твердосплавные шары) и измельчаемый материал. При вращении барабана шары поднимаются вследствие трения на некоторую высоту и поэтому возможно несколько режимов измельчения:

1)     скольжения, 2)     перекатывания, 3) свободного падения, 4) движения шаров при критической скорости  вращения барабана.

В случае скольжения шаров по внутренней поверхности вращающегося барабана материал истирается между стенкой барабана и внешней поверхностью массы шаров, ведущей себя как единое целое. При увеличении частоты вращения шары поднимаются и скатываются по наклонной поверхности и измельчение происходит между поверхностями трущихся шаров. Рабочая поверхность истирания в этом случае во много раз больше и поэтому происходит более интенсивное истирание материала, чем в первом случае. При большей частоте вращения шары поднимаются до наибольшей высоты и, падая вниз (рис. 1,а), производят дробящее действие, дополняемое истиранием материала между перекатывающимися шарами. Это наиболее интенсивный размол. При дальнейшем увеличении частоты вращения шары вращаются вместе с барабаном мельницы, а измельчение при этом практически прекращается. Интенсивность измельчения определяется свойствами материала, соотношением рабочих размеров - диаметра и длины барабана, соотношением между массой и размерами размольных тел и измельчаемого материала Масса размольных тел считается оптимальной при 1,7-2 кг размольных тел на 1 л объема барабана. Соотношение между массой размольных тел и измельчаемого материала составляет 2,5-3. Для интенсивного измельчения это соотношение увеличивают. Диаметр размольных шаров не должен превышать 1/20 диаметра мельницы. Для увеличения интенсивности измельчения процесс проводят в жидкой среде, препятствующей распылению материала и слипанию частичек. Количество жидкости составляет 0,4 л на 1кг размалываемого материала. Длительность измельчения: от нескольких часов до нескольких суток. В производстве используют несколько типов шаровых мельниц. При более высокой частоте воздействия внешних сил на частицы материала применяют вибрационные мельницы (рис. 2). В таких мельницах воздействие на материал заключается на создании сжимающих и срезывающих усилий переменной величины, что создает усталостное разрушение порошковых частиц. В показанной на рис. 2 мельнице вибратор 2, вращающийся с частотой 1000-3000об/мин при амплитуде 2-4 мм вызывает круговые движения корпуса 1 мельницы с размольными телами и измельчаемым материалом. В этом случае измельчение протекает интенсивнее, чем в шаровых мельницах.