Методы получения стали, чугуна, алюминия, меди, магния, титана

Изделие как объект производства

Технологу важно на этапе получения задания по выпуску нового из­делия быстро и точно определить ожидаемую трудоемкость изготовления изделия, потребности в технологических средствах и возможность его изготовления в заданных производственных условиях. Однако необходи­мая для этого информация, приводимая в конструкторской документации, недостаточна для решения этой задачи. В значительной степени эта информация находится в неявном виде, и для ее получения требуется высокая квалификация технолога и достаточно большие затраты време­ни. Так, например, информация о структуре изделия, взаимосвязях между деталями, их подчиненности можно получить только на основе анализа сборочного чертежа изделия и спецификации. Технологу важно знать для построения технологического процесса детали не столько марку ее материала, сколько характеристики обрабатываемости этого материала, а в ряде случаев и рекомендуемые методы обработки.

Структура машины как объекта производства

Машина (как и ее части) является технической системой, которая создается для выполнения определенных функций, т.е. имеет определенное служебное назначение. Функциональными компонентами машины называют сборочные единицы (узлы) различных уровней сложности, детали и части деталей, включая неделимые элементы. Функционально-сборочной единицей машины называется множество связанных деталей, в совокупности выполняющих хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины. Крупные функционально-сборочные единицы часто можно разделить на более простые. Деталью машины называется отдельное тело из однородного материала, имеющее определенную геометрическую форму и выполняющее хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины.

Процесс создания машины из деталей и сборочных единиц

Процесс создания машины – это сложный многоступенчатый процесс , включающий следующие основные этапы:

- обоснование необходимости создания объекта, изделия, комплекса; Проектирование Конструирование Изготовление, Эксплуатация Спрос

- научно-технические исследования;

- разработка конструкторского проекта;

- изготовление, испытания и доводка опытных образцов.

Обоснование необходимости создания машины и научно-технические исследования называют этапом поискового проектирования, в результате реализации которого формируется техническое задание на проектирование. Важную роль на этом этапе играет расчет экономической целесообразности, выполняемый специалистами-экономистами в тесном сотрудничестве с инженерами-проектировщиками и конструкторами. Государственным стандартом (ГОСТ 2.103-68) предусмотрены следующие стадии разработки конструкторской документации: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочий проект. Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, содержащих технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия, сравнительную оценку конструктивных и эксплуатационных особенностей существующих и предлагаемых изделий с учетом не только технико-экономических, но и технологических и экологических показателей. Эскизный проект представляет собой совокупность конструкторских документов, которые содержат принципиальные решения, позволяющие судить об устройстве изделия и определяющие его основные параметры и габаритные размеры. Технический проект представляет собой более детализированную совокупность графической и текстовой документации, дающую полное и окончательное представление об устройстве, компоновке машины и всех ее узлов.

Служебное назначение машины

Под служебным назначением машины понимают максимально уточненную и четко сформулированную задачу, для решения которой предназначена машина. Формулировка служебного назначения должна отражать не только общую задачу, для решения которой создается машина, но и все дополнительные условия и требования, которые эту задачу количественно уточняют и конкретизируют. Формулировка служебного назначения машины может содержать также ряд дополнительных сведений, которые необходимо учитывать при ее проектировании и изготовлении; например, требования к внешнему виду, безопасности работы, удобству и простоте обслуживания и управления, уровню шума, КПД, степени механизации и автоматизации. Для конструктора формулировка служебного назначения машины является исходным документом, который впоследствии он прилагает к чертежам машины. От технолога, приступающего к разработке технологии изготовления машины и являющегося лицом, ответственным за сдачу готовой машины, помимо изучения, требуется критическая оценка формулирования служебного назначения машины.

Качество изделия (машины)

В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции установлено 8 групп показателей качества: 

- Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования про­дукции по назначению и определяют область ее применения.

- Показатели надежности - безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность.

- Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-тех­нологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции.

- Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в продукции стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделия.

- Эргономические показатели характеризуют систему * человек - изделие - среда * и учитывают комплекс гигиенических, физиологических, антропологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах.

- Эстетические показатели характеризуют такие свойства продукции, как вырази­тельность, оригинальность, соответствие среде и стилю и т.д.

- Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентоспособности изде­лия в России и за рубежом

- Экономические показатели отражают затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации.

Жизненный цикл изделия

это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта. Жизненный цикл продукции (ЖЦП) включает период от возникновения потребности в создании продукции до её ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств. Основные этапы ЖЦП: проектирование, производство, эксплуатация, утилизация. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Материалы, применяемые в машиностроении

Для изготовления деталей в машиностроении применяют различные материалы: сталь, чугун, сплавы цветных металлов, пластмассы, резину.

методы получения стали, чугуна, алюминия, меди, магния, титана

Методы получения стали высокого качества: двойной (в том числе вакуумный) переплав; электрошлаковый переплав; электронно-лучевой переплав, плазменно-дуговой переплав; обработка стали в ковше синтетическим шлаком; направленная кристаллизация с зонной очисткой, получение монокристаллов с заданными свойствами;

среди других методов получения чугуна повышенного качества, не связанных с непосредственным вводом модификаторов или легированием, используются получение чугуна с перлитной матрицей за счет ввода в шихту стали, перегрев и выдержка жидкого чугуна перед заливкой, литье в металлические формы;

современный метод получения был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.