Введение
1 Историческая справка: искусственный холод в металлургии, машиностроении, пищевой промышленности
2 Общие сведения по улучшению свойств стали при охлаждении
2.1 Изменение конструкционных материалов при охлаждении
2.2 Транспортировка и хранение
2.3 Крепление деталей
3 Виды обработки
4 Сборка
5 Термообработка
6 Оборудование
Заключение
Список литературы
После распада СССР в России осталось около 60 % предприятий черной металлургии. Проблемы, возникшие после распада СССР, в основном волновали отрасль в 1991 году. В течение 1992 года хозяйственные связи были в целом восстановлены. Объемы производства и потребления черных металлов в России стабилизировались к середине 1993 года.
Потенциал черной металлургии России определяется производственными мощностями, позволяющими производить (млн. т. год): готовый прокат 67 сталь 94 чугун 61 кокс 34 товарная железная руда 103. В 2002 году 51,5 % стали изготавливалось мартеновским способом, 34,5 % конвертерным, 14 % электросталеплавильным. По прогнозам Комитета по металлургии, в 2007 году эти показатели почти не изменятся. К тому же более 76 % стали разливается в слитки, что ведет к перерасходу энэргоресурсов на сумму $210 млн. в год.
Актуальными в настоящее время являются вопросы повышения надёжности и долговечности машин, приборов, установок, повышение их качества и эффективности работы, а следовательно, вопросы экономии металлов, борьбы с коррозией и износом деталей машин. Роль этих проблем в долговечности машин и механизмов, приборов и других особенно возросла в настоящее время, так как развитие большинства отраслей промышленности связано с повышением нагрузок, температур, агрессивности сред, в которых работает деталь. Решение этих проблем прежде всего связано с упрочнением поверхностных слоёв изделий.
Целью работы является рассмотрение вопроса обработки стали холодом. Задачи работы рассмотреть:
1. Историческая справка: искусственный холод в металлургии, машиностроении, пищевой промышленности;
2. Общие сведения по улучшению свойств стали при охлаждении;
3. Виды обработки;
4. Сборка;
5. Оборудование.
1 Историческая справка: искусственный холод в металлургии, машиностроении, пищевой промышленности
Искусственный холод широко применяется в пищевой промышленности для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся пищевых продуктов (см. Охлаждение пищевых продуктов, Замораживание пищевых продуктов). В большинстве случаев перевозка скоропортящихся продуктов также требует применения искусственного охлаждения. Искусственный холод необходим и для производства водного и "сухого льда" (см. Льдогенератор), при изготовлении мороженого, некоторых кондитерских изделий и т.д. Потребителем холода является современная химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В химической промышленности холод используют при производстве синтетического аммиака, красителей, для сжижения и разделения газовых смесей, выделения солей из растворов и т.д. В нефтеперерабатывающей промышленности холод необходим при производстве высокооктановых бензинов, некоторых сортов смазочных масел и др. Рост потребления искусственного холода имеет место и в газовой промышленности, например для сжижения природного газа, а также для извлечения из него в процессе первичной переработки легкоконденсирующихся фракций. Холодильные установки для химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности часто достигают большой мощности (несколько Мвт) и вырабатывают холод в пределах очень широкого диапазона температур. Искусственное охлаждение применяется и в машиностроении (например, для холодной посадки деталей), строительстве (см. Замораживание грунтов), медицине, при сооружении искусственных катков круглогодичной эксплуатации, для опреснения морской воды и т.д.
Кондиционирование воздуха в общественных, производственных и жилых помещениях в подавляющем большинстве случаев также осуществляется с помощью холодильных машин, используемых как для понижения температуры кондиционируемого воздуха, так и его осушки.
Высокоуглеродистые и многие легированные стали имеют температуру конца мартенситного превращения (Мк) ниже 0oС. Поэтому в структуре стали после закалки наблюдается значительное количество остаточного аустенита, который снижает твердость изделия, а также ухудшает магнитные характеристики. Для устранения аустенита остаточного проводят дополнительное охлаждение детали в области отрицательных температур, до температуры ниже т. Мк (- 80oС). Обычно для этого используют сухой лед.
Такая обработка называется обработкой стали холодом.
Обработку холодом необходимо проводить сразу после закалки, чтобы не допустить стабилизации аустенита. Увеличение твердости после обработки холодом обычно составляет 1…4 HRC.
Обработке холодом подвергают детали шарикоподшипников, точных механизмов, измерительные инструменты.
Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит, с равномерно распределёнными карбидами и аустенит остаточный, в сердцевине - малоуглеродистый мартенсит.
Непрерывное развитие техники представляет все более высокие требования к качеству стали.
Многочисленные способы получения металлов высокого качества могут быть условно разделены на три группы:
· Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата
· Выплавка стали в вакууме
· Специальные способы электроплавки металлов
При внепечной обработке металл, выплавленный в обычном сталеплавильном агрегате, подвергается внешнему воздействию в сталеразливочном ковше. Основной целью внепечной обработки жидкой стали в ковше является снижение содержания растворенных в металле газов, неметаллических включений и серы.
Внепечная обработка жидкой стали вакуумом в промышленных масштабах стала применятся сначала 50-х годов.
После обработки холодом сталь подвергают низкому отпуску, так как обработка холодом не снижает внутренних напряжений.
Одним из распространённых методов ХТО является цементация. Процесс цементации широко применяют в промышленности благодаря его высокой эффективности и доступности. Он позволяет создавать на рабочей поверхности детали слой, обладающий высокой твёрдостью после закалки, износостойкостью, эрозионной стойкостью, контактной выносливостью и усталостной прочностью при изгибе. Эти свойства обеспечиваются при относительно мягкой и вязкой сердцевине, придающей детали необходимую конструктивную прочность.[1]
Из сталеплавильного агрегата сталь выпускается в сталеразливочный ковш, предназначенный для кратковременного хранения и разливки стали.
Сталеразливочный ковш имеет форму усеченного конуса с большим основанием вверху. Ковш имеет сварной кожух, изнутри футеруется огнеупорным шамотным кирпичом. Перемещают ковш с помощью мостового крана или на специальной железнодорожной тележке.
Сталь из ковша разливают через один или два стакана, расположенных в днище ковша. Отверстие закрывают или открывают изнутри огнеупорной пробкой при помощи стопора.
Емкость сталеразливочных ковшей достигает 480 т.
В сталеплавильных цехах сталь из ковша разливают либо в изложницы, либо на машинах непрерывной разливки.
Для длительного хранения стали ее разливают в формы – чушки и хранят на складе с соблюдением всех мер безопасности.
Транспортировка стали в чушкам производится на грузовиках с соблюдением всех требований к транспортировке.
Для изготовления деталей машин, приборов, агрегатов, радиоэлектронных изделий используют конструкционные материалы, которые подразделяются на металлические, неметаллические и композиционные.
Особо большое значение имеют металлы и их сплавы благодаря наличию комплекса свойств: высокой твердости, прозрачности, вязкости, пластичности, тепло- и электропроводности, теплоэлектронной эмиссией, хорошей отражательной способностью.
Наиболее широко используются сплавы, получаемые от спекания порошков двух или более металлов или металлами с неметаллами.
В твердом состоянии металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. В кристаллах атомы располагаются в строго определенном положении и образуют сложные или простые решетки. Решетки могут быть объемно централизованная кубическая (ОЦК), гранецентрированная кубическая (ГЦК), гексагональная плотноупакованная (ГПУ).
В кристаллах всегда имеются дефекты строения, которые подразделяются по геометрическим признакам на точечные, линейные и поверхностные. Эти дефекты вызывают незначительные искажения кристаллической решетки металлов, но они могут вызвать нежелательные последствия при использовании этих металлов. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей и продолжается в процессе роста их числа и размеров. Кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания металла, могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения, характера и количества примесей. Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные кристаллы, получившие название дендридов; такое строение характерно для макро- и микроструктуры литого металла (сплава).
Для упрочнения качественных характеристик металла применяют термическую обработку, состоящую из нагрева и охлаждения. Термической обработке подвергают слитки, отливки, полуфабрикаты, сварные соединения, детали машин, инструменты.