• Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяют горячий способ, гальванизацию, а также напыление и плакирование.
• При горячем способе получения покрытия изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает поверхность и покрывает ее тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Горячий способ применяют для нанесения тонкого слоя олова (лужение) или цинка (цинкование).
• Лужение применяется в производстве белой жести, для покрытия внутренних поверхностей пищевых котлов и для других целей, цинкование — для защиты проволоки, кровельного железа, труб.
• Гальванизация, т.е. нанесение металлических покрытий гальваническим путем, основана на физических законах о прохождении постоянного электрического тока через жидкую среду- электролит. При этом в качестве анода применяют металл, который необходимо нанести в качестве покрытия. Катодом служит изделие. При пропускании тока через электролит анод растворяется в электролите и наполняет его катионами, которые затем разряжаются на катоде (изделии). Гальванизация обеспечивает нанесение покрытия практически из любого металла на заготовки также из любого металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в достаточно широких пределах.
• Напылением плазменной струей наносят антикоррозионные покрытия из расплавленного металла (металлизация), оксидов, боридов, нитридов и других соединений. Они могут применяться в виде проволоки, прутков или порошков. Аппараты для напыления называются металлизаторами. Преимуществом плазменного напыления является формирование покрытий высокой плотности при хорошей сцепляемости с основанием.
• Плакирование (термомеханическое покрытие) заключается в совместной горячей прокатке основного и защитного металлов. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием совместной деформации горячей заготовки. Защищаемый металл покрывают с одной или с обеих сторон медью, медными сплавами, алюминием или нержавеющей сталью.
• Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей, смазок, пластмасс и других органических и неорганических веществ.
• Наиболее распространенным способом защиты металлоконструкций, машин и механизмов от воздействия различных агрессивных сред являются лакокрасочные покрытия, которые имеют значительные преимущества перед металлическими. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не влияют на свойства металла и являются сравнительно недорогими. При правильном подборе лаков и красок и соблюдении технологии их нанесения срок службы покрытий около 5 лет.
• Технологический процесс нанесения лакокрасочного покрытия включает подготовку поверхности, приготовление лакокрасочных материалов, нанесение покрытий и их сушку.
• При длительном хранении и транспортировке металлические изделия покрывают специальными консервационными смазками и жирами. При необходимости смазки периодически обновляют.
• Ингибиторы коррозии — это органические и неорганические соединения, которые вводят в небольших количествах в агрессивную среду для предотвращения коррозии или уменьшения ее скорости. Ингибиторы коррозии используют, например, для защиты различных трубопроводов, теплообменных аппаратов, нефтедобывающего и химического оборудования.
• Химическая защита заключается в искусственном создании на поверхности изделия защитных пленок. Защитные пленки получают при воздействии на металл сильных химических реагентов. Наведение оксидных пленок называют оксидированием. Наиболее широко применяют оксидирование для защиты от коррозии алюминия, магния и их сплавов.
• На стальных изделиях наводят также пленки из фосфатов марганца и железа. Этот процесс называют фосфатированием. Получаемые при этом пленки прочнее оксидных.
• Электрохимическая защита — защита металлов от коррозии при помощи протекторов. Протекторы применяют для защиты конструкций, соприкасающихся с электролитом. Протекторы. — пластины из металла, имеющего в данной среде меньший электродный потенциал, чем потенциал основного металла. Протекторы прикрепляют к поверхности защищаемого изделия, в результате образуется гальваническая пара, в которой анодом является протектор, а катодом — изделие. В таких условиях протектор будет постепенно разрушаться, защищая основной металл. После полного разрушения протектор заменяют. Таким способом защищают, например, подводные части морских судов, прикрепляя к ним цинковые протекторы.
• Катодную защиту применяют для защиты подземных металлических сооружений (трубопроводов, кабелей и др.), которые присоединяют к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а положительный полюс заземляют.
• Следует заметить, что значительное повышение антикоррозионных свойств сталей достигается введением в их состав некоторых легирующих элементов. При оптимальном сочетании таких элементов можно создать композиции, практически не корродирующие в данной среде. Так, сталь, содержащая 12 % хрома, коррозионно-стойкая в атмосфере и других средах. Введение в сталь никеля повышает ее кислотостойкость, дополнительная присадка меди повышает антикоррозионность в кислых средах при повышенных температурах.
Раздел 5. Основные способы обработки металлов и сплавов.
Тема 5.1.Понятие о литейном производстве.
Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Продукция литейного производства — отливки, могут быть как готовыми деталями, так и заготовками для последующей обработки в механических цехах. В последнем случае на отливках (литых заготовках) предусматриваются припуски на обработку. Припуск — это часть металла, который снимается в процессе обработки отливки на металлорежущих станках.
Сущность литейного производства заключается в том, что расплавленный металл определенного химического состава заливают в специальную литейную форму, в которой он при охлаждении затвердевает и потом сохраняет очертания этой формы, т.е. конфигурацию пи размеры будущей детали.
В современных машинах масса отливок составляет около 50 % от их общей массы. Широкое использование отливок обусловлено рядом преимуществ литейного производства: возможностью получения разнообразных по массе и конфигурации фасонных отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов; сравнительной простотой и невысокой стоимостью изготовления литых заготовок; возможностью максимального приближения размеров и формы заготовок к готовым деталям; высоким коэффициентом использования металла.
Толщина стенок отливок колеблется в довольно широких пределах — от 0,5 до 500 мм, масса — от нескольких граммов до нескольких сот тонн.
Литьем можно получать отливки как простой, так и достаточно сложной формы, которые невозможно получить другими технологическими методами: поршни и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, рабочие колеса центробежных насосов, лопатки турбин, станины металлорежущих станков, кузнечных прессов и др.
Основные задачи литейного производства: повышение размерной точности отливок и снижение припусков на обработку; повышение производительности и улучшение условий труда; экономия материальных и топливно-энергетических ресурсов; более широкое использование в производстве цветного литья вторичного сырья.
Литейное производство — это технологический процесс получения металлических заготовок (отливок) путем заливки расплавленного металла в специально приготовленные формы. Система каналов, через которые литейная форма заполняется жидким металлом, называется литниковой системой.
Литейные формы могут использоваться только один раз или многократно. В связи с этим различают разовые и постоянные формы. Разовые формы разрушаются при извлечении из них отливок. Они могут быть изготовлены из песчано-глинистых, пес- чано-смоляных и песчано-керамических формовочных смесей, выполняются они объемными (большой толщины) или оболочковыми (небольшой толщины). Постоянные формы, обычно выполненные из металла, выдерживают многократную заливку (от сотни до тысячи раз).
В литейном производстве применяются сплавы, обладающие высокими литейными качествами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, небольшой ликвацией и малым газопоглощением. Основными литейными сплавами являются чугуны и стали, которые используются наиболее широко, а также бронзы, латуни, сплавы магния и цинка. Масса чугунных отливок составляет около 75 % от общего объема производимого литья, а стальных — более 20 %.
Приготовление литейных сплавов связано с процессом плавления различных материалов. Для выплавки чугуна и стали в качестве исходных материалов (шихты) используют литейные или передельные чугуны, чугунный или стальной лом, отходы собственного производства (литники, бракованные отливки, прибыли ) и ферросплавы; цветных сплавов — как первичные металлы и сплавы, производимые на металлургических заводах, так и вторичное сырье, полученное переплавкой цветного лома.
В литейном производстве широко применяют индукционные высокочастотные печи, позволяющие регулировать состав газовой атмосферы или создавать вакуум, индукционные печи промышленной частоты, электрические дуговые печи и печи сопротивления. Для плавки чугуна применяют также вагранки, представляющие собой шахтные печи, выложенные изнутри огнеупорным кирпичом. Производительность вагранок от 1 до 20 т/ч. В них переплавляется более 80 % чугуна для производства отливок. В зависимости от масштабов производства, размеров и форм отливки могут быть получены различными способами. Основными являются литье в песчано-глинистые формы, литье по выплавляемым моделям, в постоянные металлические формы (литье в кокиль) и в оболочковые формы, литье под давлением и центробежное литье.