Контрольная работа по "Технология конструкционных материалов"

ФИЛИАЛ МОСКОВСКОЙ АКАДЕМИИ КОММУНАЛЬНОГО  ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСВА В Г. ЛЮБЕРЦЫ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

 

Кафедра промышленного и гражданского строительства

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ  КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

 

 

 

Вариант №8

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент

Нештенко С.В.

Студент 3-го курса

Шифр: ПГС-10-003

Проверил  преподаватель

Бакалинский В.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Люберцы 2012

Вариант 8

1. Получение стали методом электродугового переплава, технологически процесс, сема электродуговой печи.
2. Изготовление отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов.
3. Сварка электронным и лазерным лучом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производство  стали в электропечах

В электропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов  значительно меньше.

Плавильные  электропечи имеют преимущества по сравнению с другими плавильными  агрегатами:

а) легко регулировать тепловой процесс, изменяя параметры  тока;

б) можно получать высокую температуру металла,

в) возможность  создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу и вакуум, что позволяет раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений.

 
Электропечи используют для выплавки конструкционных, высоколегированных, инструментальных, специальных сплавов и сталей. 

Наибольшее  распространение получили трехфазные дуговые печи с тремя электродами  и непроводящей подиной. По принципу нагрева эти печи относятся к  типу электродуговых печей прямого  действия. В них электрические  дуги горят непосредственно между  каждым из электродов и металлической  садкой. Нагрев металла происходит в основном за счет тепла, излучаемого дугами.

 

Дуговая плавильная печь

Дуговая печь питается трёхфазным переменным током. Имеет три цилиндрических электрода 9 из графитизированной массы, закреплённых в электрододержателях 8, к которым подводится электрический ток по кабелям 7. Между электродом и металлической шихтой 3 возникает электрическая дуга. Корпус печи имеет форму цилиндра. Снаружи он заключён в прочный стальной кожух 4, внутри футерован основным или кислым кирпичом 1. Плавильное пространство ограничено стенками 5, подиной 12 и сводом 6. Съёмный свод 6 имеет отверстия для электродов. В стенке корпуса имеется рабочее окно 10 (для слива шлака, загрузки ферросплавов, взятия проб), закрытое при плавке заслонкой. Готовую сталь выпускают через сливное отверстие со сливным желобом 2. Печь опирается на секторы и имеет привод 11 для наклона в сторону рабочего окна для скачивания шлака или желоба для слива стали. Печь загружают при снятом своде.

Вместимость печей составляет 0,5…400 тонн.

 

 

 

Дуговая плавильная печь. 

 

 

 

 

Схема дуговой плавильной печи

В металлургических цехах используют электропечи с основной футеровкой, а в литейных – с кислой.

В основной дуговой печи осуществляется плавка двух видов:

а) на шихте из легированных отходов (методом  переплава),

б) на углеродистой шихте (с окислением примесей).

Плавку на шихте из легированных отходов ведут без окисления примесей. Шихта для такой плавки должна иметь меньше, чем в выплавляемой стали марганца и кремния, а также пониженное содержание фосфора. После расплавления шихты из металла удаляют серу, наводя основной шлак, при необходимости науглероживают и доводят металл до заданного химического состава. Проводят диффузионное раскисление, подавая на шлак измельченные ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Так выплавляют легированные стали из отходов машиностроительных заводов.

Плавку на углеродистой шихте применяют для производства конструкционных углеродистых сталей. Плавка проводится в два периода: окислительный и восстановительный.

В печь загружают шихту: стальной лом, чушковый передельный чугун, электродный бой или кокс, для науглероживания металлов и известь. Опускают электроды, включают ток. Шихта под действием электродов плавится, металл накапливается в подине печи. Во время плавления шихты кислородом воздуха, оксидами шихты и окалины активно окисляются железо, кремний, фосфор, марганец, частично, углерод. Оксид кальция из извести и оксид железа образуют основной железистый шлак, способствующий удалению фосфора из металла. После нагрева до 1500…1540 ⁰C загружают руду и известь, проводят период «кипения» металла, происходит дальнейшее окисление углерода. Кипение металла ускоряет удаление из него газов, неметаллических включений, способствует удалению фосфора. Периодически шлак удаляют и добавляют руду и известь. Когда содержание углерода становится на 0,1 % меньше заданного, кипение прекращают. После прекращения кипения удаляют шлак.

Во  время восстановительного периода  плавки металл раскисляют белым шлаком (известь, плавиковый шпат, кокс и ферросилиций), приступают к удалению серы и раскислению металла до заданного химического состава. Раскисление производят осаждением и диффузионным методом. Для определения химического состава металла берут пробы и при необходимости вводят в печь ферросплавы для получения заданного химического состава. Затем выполняют конечное раскисление алюминием и силикокальцием, выпускают сталь в ковш.

При выплавке легированных сталей в дуговых печах  в сталь вводят легирующие элементы в виде ферросплавов.

В дуговых  печах выплавляют высококачественные углеродистые стали – конструкционные, инструментальные, жаростойкие и  жаропрочные.

 Выход  годного металла:

В электропечах – 92-93%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чугун

 
Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода более 2,0%, называются чугунами. Чугуны различаются по структуре, способам изготовления, химическому составу и назначению.

По структуре чугун бывает серый, в котором углерод находится в виде графита; ковкий, характеризующийся наличием графита и отсутствием свободного цементита, получаемый из белого чугуна путем отжига. По способам изготовления различают отливки из обычного и отливки из модифицированного чугуна.

 

 

 

 

 

 

 

или ферритной. Все марки чугуна получают графитизирующим отжигом белого чугуна. По своим литейным и механическим свойствам По степени графитизации чугуны подразделяют на белый (не графитизированный), в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (Fe₈C) или в карбидах других элементов (Cr, Mo, V, Ti и др.); отбеленный или половинчатый (частично графитизированный).

Ковкие чугуны маркируют по пределу прочности на разрыв (о„) с размерностью кгс/мм² и относительному удлинению (б) в процентах. ГОСТ предусматривает следующие марки ковких чугунов: КЧ 30-6, КЧ 33-8,

КЧ 35-10, КЧ 37-12, КЧ 45-7, КЧ 50-5, КЧ 55-4, КЧ 60-3, КЧ 65-3, КЧ 70-2, КЧ 80-15.

Металлическая основа ковких чугунов может быть перлитной ковкие чугуны занимают промежуточное положение между чугунами и литыми сталями. Ковкие чугуны, особенно ферритные, широко применяют в сельскохозяйственном машиностроении (шестерни, рычаги, звенья цепей, звездочки, храповики, ступицы), в авто- и тракторостроении (задние мосты, ступицы, тормозные колодки, картеры дифференциалов, детали рулевого управления, рычаги, катки, втулки), вагоно- и судостроении (кронштейны, детали тормозной системы, детали сцепки, подшипники), в злектропромышленности и станкостроении, текстильном машиностроении, для изготовления санитарно-технического и строительного оборудования.

Высокопрочные чугуны в соответствии с ГОСТ имеют следующие марки: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50,

ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, ВЧ 100. Цифра, следующая за буквами  ВЧ, означает предел прочности на разрыв в кгс/мм².

Высокопрочные чугуны изготовляют из низкосернистых и низкофосфористых серых чугунов путем модифицирования их или магнием, или церием, или иттрием для получения графита шаровидной формы. Высокопрочные чугуны в литом состоянии получают ферритными, перлитными, аустенитными или половинчатыми, а после дополнительной термической обработки — мартенситными или бейнитными. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом используют очень широко в автомобильной промышленности (коленчатые и распределительные валы, кронштейны, ступицы, суппорты тормозных систем, шестерни главной передачи, шатуны, тормозные барабаны, картер- ные детали, поршневые кольца, подвески рессор, блоки цилиндров и другие детали). В тяжелом машиностроении (шаботы молотов, детали турбин, прокатные валки), в металлургии (изложницы), в транспортном машиностроении, в сельскохозяйственном машиностроении (прицепные скобы, шестерни и звездочки, ступицы колес, диски муфт, рычаги и педали, шкивы, зубья борон, стойки корпусов плугов, опорные катки).