Основные технологии получения металлов.

Наиболее часто применяемая технология-электролитическая. Электролиз может применятся и как основная технология и для очистки чернового металла. Так, например, чистоэлектролитическим способом получают алюминий, магний, натрий. Для получения таких металлов, как титан, хром, цинк, олово можно использовать двустадильную схему-1)термическая стадия

2)электролитическая очистка металла. Например для получения олова и свинца используют углетермию,а для получения титана- металлотермию (восстановитель-магний),для получения хрома-алюмотермию.

25Произв-во алюминия и меди.

Произ-во алюминия

Сырьем явл.:рудосодержащие оксид алюминия Al2O3(глинозем):бакситы(до 60% Al2O3), нефенилы(до 30%),алуниты и каолины(до 20%)

2 этапа получения алюминия:

1 этап:обогощение из руды отделяют породы и получают практически чистый(Al2O3)отделение производится щелочным, кислотным или термическим способом.

При щелочном способе:руду измельчают и обрабатывают в NAOH.Компоненты руды расслаиваются .

Из выделеного глинозема получим алюминий.

В качестве электролита используют криолит.NA3AlF6.Расстворяется в криолите.Расстворение происходит при t=1000*.Через полученный рассплав пропускают эл.ток,Al2O3 расспадается на катоде-Al2,а алоде -O2.

Произ-во меди

Сырьем для получения меди явл. сульфидные и оксидные руды.Медные руды содержат относительно небольшое кол-во меди до 3%,более 3%-багатаяруда.Поэтому процесс получения меди включ. в себя много этапов обагощения:

Этапы:

1.Медная руда (3% Cu)подвергнутая термической обработке в печи шахтного типа,на выходе-огарок(35% Cu)

2.Плавление в печи мартэновскоготипа;на выходе-штэйн(50% Cu)

3.Термическая обработка конвертного типа,на выходе-черновая медь(Cu-97%)

4.Электролиз-на выходе чистая медь (99,9%)

26.Виды заготовительного произ-ва.Получение изделий из металлов

К основным произ-вам относят:

1.литье;

2.обработка металлов давлением;

3.Спекание металлических парашков(парашковая металлургия);

4.резка.

27.Литье

Литейное произ-во -это произ-во изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в полную форму,воспроизводящую форму изделия. Чаще всего литье применяется для получения заготовок из малопластичных металлов(чугун,бронза,силумин).

Литьем получают очень сложные корпусные изделия,детали больших размеров.При литье:

1.Операции,являющиеся изготовителем формы.Модель представляет собой разъемную форму детали .

2.операция приготовленной разливочной смеси(песок+ жидкое стекло);

3.формовка (смесь засыпается в формовочный ящик,в него помещается модель и все это трамбуется (уплотняется),после уплотнения модель убирается.В формовочной смеси остается только ее отпечаток.Эту операцию проводят для 2х половинных моделей.

Формовочные ящики сотпечатками верхней и нижней части модели собирается.

Достоинства литья:

1.простота;

2.низкая стоимость;

3.возможености получения деталей больших размеров и сложной формы.

Недостатки:

1.отностительно невысокое качество (по сравнению с ковкой,ОМД)

28.ОМД-получение заготовок и изделий путем реформирования металла в холодном или горячем состоянии.Давлением обрабатываются только пластичные металлы и сплавы(чугун не куют ).Сталь,медь,золото,Al-ные сплавы хорошо поддаются ОМД.

Достоинства:

1.Высокие механические свойства (гораздо лучше.чем у литья);

Недостатки:

1.высокая стоимость;

2.ограниченность применения по размеру(больше литья)

 ОМД один из самых распостраненных металлов обработки.

В автомобили около 80% деталей получают штамповкой.

Виды ОМД:

отличаются по:

1.температура-холодная,горячая.

2. по кинематике и механике процесса.

а) прокатка;б)волочение -выдавливание (протаскивание металла через отверстия в инструменте,называемойволокой.

в)ковка-деформирование металла ударами молота или пресса

г)штамповка-предание формы металлу с помощью штампа и уансонса.

Характеристики основных видов ОМД:

Прокатка.Оборудование-прокатный станок.Изделие -прокат(листовой,трубный, проволочный, сортовой простой-сечение,круг,квадрат,сортавой фасонный-рельс,швеллер,тавр.

Волочение.Оборудование-волочильный станок.Инструмент-волока.Изделие-проволка, прутки.Основное применение-строительство.Электротехника промышленность.

Ковка.Оборудование-кузнечный молот,пресса.Изделие-поковка.Применение-детали крупных размеров,единичного и мелкосерийного производства.

Штамповка.(объемная,листовая)Инструмент-пресс,штамп.Изделие-штамповка,паковка,Применение -детали серийного и массового производства.Мах.вес 300-350.

29.Спекание металлических порошков. Этапы производства заготовок методом спекания:1-полученик металлического порошка;2-приготовление смеси(перемешивание всех компонентов в необходимых пропорциях до однородности);3-формование(прессование).На этом этапе изделие принимает требующую форму.4-спекание-изделие помещают в печь и нагревают .В зав-ти от темп-ры нагрева различают:1:спекание в твёрдой фазе-темп-ра ниже темп-ры плавления;2:спеканик в жидкой фазе темп-ра>темп-ры плавления. «+» спеченных материалов:а)экономное использование Ме, в большинстве случаев не треб. доп. обработки;б)возможность получения изделий из смеси порошков Ме,которые не сплпвляются в обычных условиях,имеют очень высокую температуру плавления.Например, получение изделия из вальфрама(темп. плавления=3400),ванадия,хрома,циркония;в)возможность получения твёрдых сплавов.Твёрдый сплав-материал,состоящий из тугоплавкого,прочного наполнителя и металлической связки.(примеры тв.сплавов :ВК6,ВК8,Т10К15) «+» твёрдость, износостойкость; «-»хрупкость.Применениетв. сплавов:режущиеинструменты.г)возможность получ. Композиционных материалов,кот. др. методом получить нельзя.Например,W+свинец(Pb),W+Cu(медь)-сильно отличаются температурами плавления,композиц. Ме+пластик(порошок полителена и бронзы);пористые мат-лы(до 60 %); «-»спеченных мат-в –дорогой.

30.Механическая обработка-обработка Ме резаньем со снятием стружки. Цель МО(механич.обработки)-получение деталей необходимой формы,рахмером,чистоты поверхности(шероховатости);оборкдование-металлорежущие станки.Получение тел вращения:Виды механической обработки:1)точение(используется для обработки цилиндрических деталей;инструмент-резец;рабочие движения-вращение детали,перемещениерезца,оборудование-токарный станок);2)сверление-используется для получения и обработки отверстий;инструмент-сверло,зенкер,развёртка;рабочее движение-вращение и поступательное движение инструмента.3)Шлифование-используется для получения точных размеров и уменьшения шероховатости поверхности;инструмент-шлифовальныйкруг;рабочие движения-вращение инструмента и его поступательные движения;оборудование-шлифовальныйстанок.Шлифование-окончательный вид обработки.Бывает:круглое,плоское,внутреннее,фасонное шлифование;4)Фрезирование-используется для обработки поверхностей любой формы,инструмент-фреза;раб.движ.-вращение и поступательное движение инструмента;оборудование-фрезерныйстанок.Существует:торцевое,концевое,фасонноефрезирование.Станкимаркеруются группой цифр и букв(1-я цифра маркировки означает:1_токарный;2_сверлильный;3_шлифовальный;4_электрообработка;5_зубо- и резьбообрабатывающие;6_фрезерные.)

31. Термическая обработка(ТО)-обработка Ме,включающая процессы:1-нагрев;2-выдержка при опред.температуре;3-охлаждение.Целью любой термической обработки явл.изменение структуры и свойств материала.В зависимости от температуры нагрева,временивыдержки,скоростиохлаждения;различают4 осн.вида ТО: 1-отжиг 1-го рода;2-отжиг 2-го рода;3-закалка;4-отпуск(старение).Закалка-нагрев и очень быстрое охлаждение.Нагрев производится до температуры выше температуры кристаллизации(фазовых превращений).Резкое охлаждение достигается погружением детали в специальную охлаждающую жидкость,в результате закалки резко увеличивается твёрдость и упругость Ме.

32.Химико-термическая обработка.Цель ХТО-изменение хим.состава и структуры поверхности;оборудование-печь,в которой поддерживается среда заданного состава(азот,алюминий,уголь).При повышении температуры резко происходит диффузия(проникновение)атомов среды в глубь детали и тонкий слой.Осн.виды ХТО:1-цементация-насыщение поверхности углеродом;Цель-повышениетвёрдости;среда-источник углерода-кокс,метан.;2-озотизирование-насыщение поверхности азотом.Цель-повышение твёрдости;среда-источник азота-амиак.3-цианирование-насыщение поверхности углеродом и азотом.Цель-повышение твёрдости и коррозионной стойкости,среда-источник NaCN.

33.Стекло-твёрдый,аморфный материал,

полученный в результате переохлаждения,

расплава стеклооб. компонентов.По способ-

ности образовывать стёклаего компоненты

делятся на:1)стеклообр., активные(SiO2,Br2O3,

P2O5,As2S3). Эти вещ-ва при остывании способны

образовывать цыпочечный каркас.2)стеклообр.,

пассивные(Al2O3,TiO2). Эти вещ-васамостоят.

не образуют каркас, но могут защищать в нём др.

отсеки.3)стеклонеобраз.(Na2O,K2O,CaO).Структура

стекла образуется только при высокой скорости

охлаждения расплава, когда не успевают появится

зародыши криссталов.

34.Достоинства стекла:1)самое

главное достоинство стекла- прозрачность.Оконное

стекло-80% пропускания,Оптическое стекло-99,9%.

2)химическая стойкость3)водо-,газо-,шумо- изолирую-

щие пр-ва.4)высокаямехан. Прочность 5)способность к

механ. Обработке. Недостатки:1) хрупкость2)неустойчи-

вость к большим перепадам температуры.Клас-ция стёкол:

1)кислородосодер.-селикатные(SiO2-50-60%),фосфатные

(P2O5)2)безкислород.(As2S3,BeF2)3)органические-наз.

оптически прозрачных полимеров.По назначению стёкла:

1)строительные2)сортовые(бытовая посуда)3)тарные.

По агрегатному состоянию:1)твёрдые2)жидкие.

35.

Сырьё для про-вастекла:Стекло- многокомпонентная сис-

тема.Компоненты подбираются в зависимости от назначе-

ния и требуемых свойств.SiO2- стеклообр.,основа всех

силикатных стёкол.CaO- обеспечивает высокую мех.

прочность,входит в состав боль-ва стёкол(до 40%).

MgO-обеспечивает высокую прочность,в стекло добавля-

ется в виде доломита.Na2O-понижает температуру варки.

вводим соду Na2-CO2(OH)2. PbO-улучшает оптические

хар-ки.Al2O3-придаёт высокую жарастойкость,в стёклах

до 20%.BaSO4-обеспечивает защиту от радиоактивного

излучения. Технология получения стекла:Оборудование:

печь,ванна(бассейн),темп. 1500град.Процесс стекловарения:

силикатное обра-ние,стеклообраз.,осветление,гомогенизация,

студка до 700-1000 град.Фармовка:лодочнаявытежка(в распла-

вленное стекло опускают лодочку,стекловдавлив. В щель,

захватывается спец. Устройствам.недостаток-волнистость стекла.

прессование(гран. Стаканы,посуда)Оборудование:пресс.

отжиг(нагрев 400-600 град.)Доп. Обработка:гранение,окраска.