Научно-технический прогресс в цветной металлургии и перспективы развития производства цветных металлов

метки: Металл, Современный, Научно, Технический, Прогресс, Техник, Ткань, Волокно

1.4. Научно-технический прогресс в цветной металлургии и

перспективы развития производства цветных металлов

Цветная металлургия включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжелые(медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургиютяжелых металлов.

Особенности сырьевой базы цветной металлургии:

• __крайне низкое в количественном отношении содержание полезных компонентов в сырье (медные — от 1 до 5%, свинцово-цинковые — от 1,5 до 5,5%, никелевые — от 0,3 до5,5%, оловянные — от 0,01 до 0,7%, молибденовые — от 0,005 до0,04%).

  Практически для получения, например, 1т меди требуется переработать не менее100т руды, никеля — до 200т, олова — до 300т. Расход сырья на 1 т готовой продукции в сотни раз превосходит объем готового изделия, а при производстве редких металлов- в десятки и даже сотни тысяч раз;

• __исключительнаямногокомпонентность сырья (например, уральские медные колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро, селен, теллур, индий, галий и другие элементы, в общей сложности до 30);

• __огромнаятопливоемкость и электроемкость сырья в процессе его переработки ( для производства никеля, например, до 55 ттоплива на 1 т готовой продукции;
• для цинк а — до 3 т;
• черновой меди — до 3,5 т;
• глинозема — до 12 т и т. д.).

  Для производства 1 т алюминия требуется до 17тыс. кВт. ч. электроэнергии, 1 т титана — до 20-60 тыс. кВт. ч., магния — до 20тыс. кВт. ч. и т. д.

Особенности сырьевой и топливно — энергетической баз оказывают сильное влияние на размещение цветной металлургии, которая является материал о — энергоемкойотраслью промышленности. В связи с этим размещение цветной металлургии зависит главным образом от сырьевой базы. При этом обогащение непосредственно к местам добычи руд цветных металлов, за исключением тех случаев, когда вблизи отсутствуют достаточно надежные источники водоснабжения, так как обогащение требует большого количества воды (8-10 тыс. м3 на 1 т медно-никелевых руд ит. д.).

Особенностью цветной металлургии, как уже было отмечен о, является высокая энергоемкостьсырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и переработке. В связи с этим в отрасли различают топливоемкие и электроемкие производства. Высокая топливоемкость (50-55% на 1 т готовой продукции) характерна, например, для производства никеля , гливозема из нефелинов (11,5 т на 1 т готовой продукции), черновой меди и др. Повышенной электроемкостью отличается производство алюминия(17-18 тыс. кВт. ч) на 1 т готовой продукции, магния (18-20 тыс. кВт. ч), кальция (30-50 тыс. кВт. ч), титана (20-60 тыс. кВт. ч) идр. В целом же по отрасли доля топливно-энергетических затрат составляет от 10до 50-65% общих затрат на 1 т производимой продукции.

Цветная металлургия России

... редких металлов. Поэтому цветная металлургия отличается большим числом вариантов размещения производства по сравнению с черной металлургией. К особенностям цветной металлургии относятся также высокая капиталоемкость, фондоемкость, большая длительность строительно-монтажного цикла. Рис.1 Продукция цветной металлургии Цветная металлургия России ...

При этом металлургия меди, а также других тяжелых цветных металлов является ведущим звеном отечественной цветной металлургии. На долю тяжелых цветных металлов в РБ приходится значительная часть валовой продукции отрасли.

Значение меди из года в год возрастает, особенно в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машиностроения, авиационной, космической и атомной техники. Дальнейшее развитие и технический уровень медного и никелевого производств во многом определяют технический прогресс многих отраслей народного хозяйства нашей страны, в том числе микропроцессорной техники. Для получения меди используются всевозможные способы плавок, например, плавка медных концентратов в электрических, отражательных, шахтных печах, при использовании процесса конвертирования медныхштейнов, благодаря автогенным плавкам во взвешенном состоянии, на штейне и др.

Из имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает особое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, которые другим путем получить или очень трудно или невозможно. У таких материалов можно получить уникальные свойства, а в ряде случаев существенно повысить экономические показатели производства. При этом способе в большинстве случаев коэффициент использования материала составляет около 100%.

Порошковая металлургия находит широчайшее применение для различных условий работы деталей изделий. Методами порошковой металлургии изготовляют изделия, имеющие специальные свойства.

Основные преимущества использования порошковой металлургии:

• снижает затраты на дальнейшую механическую обработку, которая может быть исключена или существенно уменьшен а. Получает готовое изделие точное по форме и размерам. Обеспечивает высокое качество поверхности изделия.
• используетэнерго и ресурсосберегающие технологии.

Уменьшает количество операций в технологической цепи изготовления продукта. Использует более чем 97% стартового сырья. Реализует многие последующие сборочные этапы ещё на стадии спекания.

• позволяет получать изделия с уникальными свойствами, используя многокомпонентные смеси, объединяя металлические и неметаллические компоненты. Изделия различной пористости (фильтры) с регулируемой проницаемостью; Подшипники скольжения с эффектом само смазывания.
• получает более высокие экономические, технические и эксплуатационные характеристики изделий по сравнению с традиционными технологиями.
• упрощает зачастую изготовление изделий сложной формы.
• обеспечивает прецизионное производство. Соответствие размеров в серии изделий.

Благодаря структурным особенностям продукты порошковой металлургии более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжения, атак же ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники.

Реферат отделка изделий из металла

... производстве, сейчас применяется и для отделки стен. Цифровые технологии оказывают непосредственное влияние на дизайн отделочных материалов, и даже самые простые из них, такие как, обои и ... Новые технологии позволяют создавать разнообразные имитации дорогих отделочных материалов. Разница между настоящими изделиями и их имитацией становится все более размытой. Некоторые имитации, которые раньше ...

Порошковая металлургия имеет и недостатки, тормозящие ее развитие:

1. сравнительно высокая стоимость металлических порошков;

2. необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий порошковой металлургии;

3. трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров;

4. сложность получения металлов и сплавов в компактном состоянии;

5. необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.

Недостатки порошковой металлургии и некоторые ее достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они зависят от состояния и развития как самой порошковой металлургии, так и других отраслей промышленности. По мере развития техники порошковая металлургия может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоевывать другие. Развитие дугового, электронно лучевого, плазменного плавления и электроимпульсного нагрев а позволили получать недостижимые прежде температуры, вследствие чего удельный вес порошковой металлургии в производстве несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких температур ликвидировал такие недостатки порошковой металлургии, как, например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод распыления дает возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить в шлак примеси и загрязнения, содержащиеся в металле до расплавления. Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких температурах в основном преодолены и трудности изготовления бес пористых заготовок крупных размеров.

В то же время ряд основных достоинств порошковой металлургии – постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит с вое значение и при дальнейшем развитии техники.

Расчёты показывают, что при изготовлении 1 тыс. тон порошковых изделий в замен получаемым из литых заготовок:

1. Высвобождается от 2 – 3 тыс. тонн проката, экономический эффект составляет от 1 до 10 млн. $. В основном это достигается за счёт сокращения потерь металлов до 5 – 7%. (При металлообработке лить я и даже проката в стружке теряет с до 60 – 70% металла)

2. Увеличиваетсякойфицент использования металла в 2 – 3 раза.

3. Высвобождается до 100 металлорежущих станков и 150 – 200 рабочих.

4. Снижаетсятрудоёмкость производства. Вместо 30 – 40 производственных операций выполняется4 – 6.

5. Значительно на 50 – 90% уменьшаются энерго-затраты на выпуск единицы продукции.

Не последнее место занимает порошковая металлургия и в нашей стране. Она представлен а такими предприятиями как изделий из металлических порошков и многими другими. Неоспоримым доказательством полезности использования порошковых изделий является то, что в период кризиса эти предприятия не только выживают, но и расширяют производство. Нам необходимо выбрать те технологии, которые мы возьмем с собой в будущее. Несомненно, что порошковая металлургия будет стоять одной из первых в этом списке. В условиях глобального роста населения, когда на свет появилсяшестимиллиардный житель планеты порошковая металлургия, которая дает наибольший экономический эффект при достаточно массовом производстве, по моему мнению, должна получить мощный толчок в развитии.

Энергосберегающие технологии в системе водоснабжения и водоотведения

... водоснабжения и водоотведения г. Минска; внедрение приборов учёта и регулирования потребления ТЭР. Основные направления энергосбережения Энергосбережение в теплотехнике, теплоэнергетике и тепловых технологиях необходимо сориентировать по нескольким основным направлениям: в системах ...

Кроме того, интенсивное развитие вторичной цветной металлургии обусловливает необходимость разработки и создания для нее технологического оборудования, и прежде всего оборудования для первичной обработки металлолом а при подготовке его к металлургическому переделу. Например, одной из важных подготовительных операций, требующих механизации, является сортировка металлолом а, в ходе которой решаются следующие задачи:

• сортировка лома цветных металлов по сортам, в том числе сплавов, отличающихся толькосодержанием легирующих добавок;
• очисткаметаллолома от неметаллических включений;
• сортировка лома по крупности (например, отделение кускового лома от стружки);
• отделение металлических фракций от неметаллических при обработке лома и отходов электро-и радиотехнической промышленности (кабельного лома, отходов электролампового производства, фольгированных пластиков, электронного лома и т.

п.).

Сортировка цветного металлолом а по сортам и крупности способствует повышению качества выплавляемых из вторичных металлов сплавов, уменьшению потерь легирующих добавок, снижению потерь основного металла, которые при плавке несортированноголома достигают 20 %. Благодаря очистке металлолом а от неметаллических включений(в первую очередь от электроизоляционных материалов) значительно улучшаются экологические показатели металлургических агрегатов, снижаются длительность иэнергоемкость металлургических процессов.

Существенным резервом вторичной цветной металлургии является возможность вовлечения в переработку металлолом а, содержащегося в смешанных отходах производства и потребления (прежде всего в твердых бытовых отходах).

Например, по данным [I], более 60 % безвозвратно теряемых лома и отходов алюминия приходится на металл, содержащийся в твердых бытовых отходах. Задача создания оборудования для извлечения цветных металлов из твердых металлосодержащих отходов актуальна и потому, что отделение металлов — необходимое условие как для реализации любой технологии последующей переработки отходов, так и для полезного использования продуктов такой переработки.

С целью решения указанных технологических задач в мировой практике используются электродинамические сепараторы, работа которых основан а на взаимодействии магнитного поля индукторов с вихревыми токами, наведенными им в металлических предметах. Наиболее часто применяются электродинамические сепараторы с бегущим магнитным полем, создаваемым трех фазными линейными индукторами, либо с перемещаемыми магнитами (электромагнитами).

К сожалению, в нашей стране до настоящего времени при осуществлении рассматриваемых операций преобладает малоэффективный ручной труд.

2.4. Структура технологического процесса и характеристика его элементов. Технологические процессы с дискретными и непрерывными циклами, их сравнительная технико-экономическая оценка

Технологический процесс составляет основу любого производственного процесса, является важнейшей его частью, связанной с переработкой сырья и превращением его в готовую продукцию. Технологический процесс включает в себя ряд стадий («стадия» — по-гречески «ступень»).

Итоговая скорость процесса зависит от скорости каждой стадии. В свою очередь, стадии расчленяются на операции. Операция— это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и характеризуемая постоянством предмета труда, орудий труда и характером воздействия на предмет труда.

Вскрытие, подготовка, система и технологическая схема разработки рудной залежи

... важно выбрать экономически целесообразный способ вскрытия месторождения и систему разработки, для наиболее рациональной и полной выемки ... крепости пород Способ подготовки шахтного поля Подготовка - проведение подготовительных выработок, которыми вскрытая часть месторождения делится на выемочные ... крыла движется в направлении от центра поля к флангу, поэтому фланговые схемы еще называют прямоточными. ...

Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных технологических процессов. В соответствии с этим технологическая операция может служить элементарным технологическим процессом. Элементарный технологический процесс Это простейший процесс, дальнейшее упрощение которого приводит к потере характерных признаков технологического процесса. Поэтому наиболее наглядную структуру технологического процесса можно представить на примере простой операции, обладающей одним рабочим ходом и комплексом вспомогательных ходов и пере: ходов, обеспечивающих ее протекание.

В рамках простого технологического процесса имеет место однозначная зависимость между эвристичностью развития этого процесса и рост ом его уровня технологии. С одной стороны, прогрессивные изменения или замена рабочего хода технологического процесса вызывают увеличение уровня технологии, с другой, рост уровня технологии возможен только при развитии технологического процесса по эвристическому пути.

Если система технологических процессов состоит из нескольких простых процессов, тот акая зависимость уже не будет иметь места ввиду того, что рост уровня технологии систем происходит не только в результате изменения рабочих ходов, но и в результате изменения пропорций технологических процессов, составляющих систему. Поэтому, чтобы определить границу между эвристическим и рационалистическим путями развития и выявить особенности эволюционного и революционного развития, оптимизируют пропорции составляющих системы и проводят экономический анализ.

Любая система технологических процессов количественно может быть оценена максимумом своей производительности при неизменных уровнях технологии составляющих. Рост уровня технологии, обеспечивающий повышение производительности, является результатом какой-либо рационализации технологических процессов системы. В данном случае качественного изменения в рабочем ходе технологического процесса не происходит, уровни технологии составляющих системы неизменны. В силу объективных причин технологического характера или причин, связанных с ограниченностью финансовых, сырьевых, трудовых ресурсов, отдельные составляющие системы могут не соответствовать степени рационалистического развития, обеспечивающей оптимальную производительность системы. Дальнейшее развитие технологической системы путем оптимизации пропорций становится возможным только за счет реализации потенциальных возможностей данного технологического процесса, в результате чего будет достигнут максимальный (потенциальный) уровень технологии в данной системе при неизменных условиях ее составляющих. Этот уровень технологии является верхней границей. Ее достижение будет означать, что последующий прирост уровня технологии данной системы может быть получен только в результате кардинальных перестроек ее рабочих ходов, т. е. при эвристическом развитии.

Потенциальный уровень системы обозначают У. Рост величины У считается признаком эвристического развития систем технологических процессов и показывает не только увеличение реальной производственной системы, но и открывающиеся возможности для роста производительности труда и оптимизации структуры составляющих системы с помощью : вложений, направленных на их рационалистическое развитие. Необходимым и достаточным условием эвристического развития технологической системы является рост уровня технологии хотя бы одного из составляющих технологических процессов, входящих в состав системы.

Закономерность развития техники и технологического процесса. ...

... технологических систем: четыре иерархических уровня технологических систем: технологический процесс, производственное подразделение, предприятие, отрасль промышленности; три уровня автоматизации: механизированные системы, автоматизированные и автоматические; три уровня специализации: специальная технологическая система, т.е. система, ... и нетради­ционные технологии, внедряющие известные технологичес­ ...

Рост уровня технологии системы технологических процессов в результате наращивания уровня технологии ее составляющих является процессом сложным. Потенциальный уровень системы изменяется пропорционально приросту уровня технологии технологического процесса и его удельному весу в общем производстве. Повышение реального уровня технологии системы зависит еще и от степени рационалистического развития ее составляющих и имеет тенденцию к замедлению в том случае, когда эвристическое развитие не в достаточной степени подкрепляется рационалистическим развитием составляющих. Наиболее эффективным будет наращивание уровня технологии в технологических процессах, которые, во-первых, характеризуются наибольшим удельным весом в суммарной производительности системы и, во-вторых, являются хорошо развитыми в рационалистическом плане, но обладают относительно низким уровнем технологии. Системы технологических процессов неоднородны по восприятию эволюционного и революционного путей развития. Поэтому возможно, основываясь на выявленных закономерностях, определить условия развития компонентов системы.

В случае, когда имеются в виду незначительные рационализации технологического процесса на уровне отдельных предприятий, можно ограничиться максимизациейэффективности непосредственных затрат. Когда речь идет о глобальных перестройках в технологии производства какого-либо продукта (или группы продуктов), то наибольшую важность приобретают вопросы пропорционального и оптимального развития всех составляющих системы технологий.

2.36. Технология производства портландцемента. Сравнительная технико-экономическая оценка способов производствапортландцемента (мокрый, сухой, полусухой, комбинированный)

Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжиг ом до спекания сырьевой смеси из карбонатной компоненты (известняк, мел, ракушечник, известковый туф, мрамор, мер гель) и глинистой компоненты (глина, шлаки, шла мы), а также корректирующих добавок. Наилучшей сырьевой карбонатной составляющей является известковыймергель, содержащий 75-80% CaCO3 и 20-25% глины. Чаще всего на цементных заводах используют известняк – искусственные смеси: Cа О –63-66%. KaО2– 21–24%, Аl2О3 – 4–8%, Fe2O3 –2–4%.

Производствопортландцемента состоит из двух основных стадий:

• получение клинкера;
• измельчение клинкерасовместно с гипс ом;

— В стоимостипортландцемента стоимость клинкера достигает 70 – 80% , а его производство заключается в добыче сырьевых материалов, их дроблении, помоле сырьевой смеси до заданного состава, его смешивания и обжиг а. Собственно производствопортландцемента из клинкера включает дробление клинкера, подготовку (дробление и сушку) минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера с активными минеральными добавками и гипс ом, упаковку и складирование.

Технология термической обработки стали

... отжиг, закалка, отпуск, а также есть химико-термическая и термомеханическая обработка. В данном реферате будут рассмотрены, основные виды термической обработки стали. Выбор темы Тема «Основные виды термической обработки стали» ... механизмов, приборов. Основная часть Технология термической обработки стали Отжиг I рода Отжиг I рода в зависимости от исходного состояния стали и температуры его выполнения ...

Для получения сырьевой смеси требуемого качества и состава при минимальных энергозатратах существует три способа производства клинкера: мокрый, сухой и комбинированный.

При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с пол учением шихты в виде водной суспензии – шлам а влажностью 30 – 50%.

При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонко измельчённого сухого порошка, для чего перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают, и на обжиг поступает порошкообразная сухая сырьевая смесь.

При комбинированном способе сырьевую смесь готовят (измельчают) в виде шлам а с последующимобезвоживанием на фильтрах или в распылитель ной сушилке или сначала сушат с последующим измельчением перед спеканием.

Основной недостаток мокрого способа заключается в испарении значительного объёма воды (30 – 50% от массы шламма), обуславливающее резкое повышение расхода теплоты на её испарение- 5,8 — 6,7 МДж/кг., т. е. на 30 – 40% выше, чем при сухом способе.

Основное преимущество сухого способа: снижение расхода теплоты на обжиг клинкера до 3,4–4,2МДж/кгуменьшение на 35 – 40% объёма печных газов, что в совокупности и обеспечивает более высокие технико-экономические показатели сухого способа. Однако возможности сухого способа существенно ограничиваются исходной влажностью сырья, так как измельчение материалов в существующих мельницах может проводится при влажности не более 1%. Поэтому измельчение исходного сырья имеющего влажность 20 – 25% связан а с высокими расходами теплоты на сушку.

Высокая энергоёмкость, технологическая сложность и громоздкость процесса производства цементаобусловлены, главным образом, тем обстоятельством, что около 85% электроэнергии, затрачиваемой на производство цемента, приходится на дробление сырья и помол, при этом 75% энергии расходуется на помол.

Существующие методы измельчения не позволяют измельчать вязко-пластичные и влажные материалы, а тем более глины исходной (природной) влажности. Поэтому, для измельчения глин вводят воду при мокром способе приготовления клинкера, (а затем её испаряют) или, при сухом процессе, исходный сырьевой материал предварительно сушат, что также требует значительных затрат, а затем измельчают.

Разработанные технические средства дробления и измельчения– активации, а также методы диспергирования позволяют экономично измельчать материалы широкого диапазона вяз костных свойств. Используя эти методы, например, порошок глин можно получать непосредственно из сырьевой массы исходной влажности, что обеспечивает резкое повышение экономичности процесса. Так, плунжерная установка “гидростатической сдвиговой диспергирующей экструзии”изначально проектировалась для переработки сырьевой глины исходной вязкости с целью резкого повышения её пластичности при производстве керамического камня, ацентробежно-диспергирующая мельница-форсунка для распыления глин исходной вязкости и получения глиняного порошка.

Применение этих решений позволяет существенно упростить технологию подготовки сырьевых клинкерныхматериалов и резко снизить энергозатраты. Это снижение обусловлен о как высокой экономичностью разработанных методов дробления – измельчения, так и тем, что полностью устраняются затраты на испарение воды из глины, а также тем, что по предлагаемой технологии отпадает необходимость в оборудовании, обеспечивающего существующую технологию переработки глин как по мокрой, так и по сухой схемам.

Механизация измельчения грубых кормов

... распространение получил измельчитель ИГК-3,0Б, в котором применен штифтовой рабочий орган. Для измельчения грубых кормов используют измельчитель-смеситель ИСК-3, измельчитель рулонов и тюков ИРТ- ... 5А”. Все эти измельчители, кроме прямого назначения - измельчения - производят также плющение и расщепление стебельных кормов вдоль волокон. 2. Теория резания лезвием. Три характерных случая резания ...

Модифицированная плунжерная мельница является высокоэффективным альтернативным средством как дробления сырьевых клинкерных компонентов, так и измельчения-активации клинкера, обеспечивая простоту аппаратурно-технологического решения при энергозатратах порядка 30 МДж/т, при 90 – 110МДж/т по существующим технологиям.

Основные свойствапортландцемента — прочность, скорость твердения и др. зависят от дисперсности частиц и их внутренней структуры (активационного состояния), которые определяются условиями измельчения При этом, тонкое измельчение клинкера с гипс ом и активированными минеральными добавками является завершающей и энергоёмкой операцией в технологии производства портландцемента. Из про ведённого сравнительного анализа энергозатрат в зависимости от дисперсности (степени измельчения) следует, что по стандартной технологии измельчения в шаровых мельницах энергозатраты на измельчениеклинкера до стандартного размера частиц в 74мкм. составляют величину порядка 38кВт. ч./т., в то время как при измельчении по предлагаемой технологии эти затраты составляют 9 кВт. ч./т., т. е. затраты на измельчение снижены более чем в три раза. Кроме того, при более тонком измельчении при производствевысокомарочного цемента экономия энергии увеличивается почти на порядок.

Для обеспечения высоких экологических требований по пыле-газоочистке необходимы высокоэффективные технологические системы для очистки дымовых газов от следующих ингридиентов, с эффективностью:

• твёрдые примеси — 95-99%;
• С О — 50–70%;
• SO2 -80–95%;
• NхOх — 75–90%;
• CхHх — 80-97%;

— Производительность системы от 10 тыс. до 1 млн. м3/ч. Данные характеристики обеспечиваются применением вихревых скрубберов для газоочистки , для глубокой очистки от твёрдыхпримесей используются высокоэффективные вихревые аэродинамические сепараторы-циклоны, а для улавливания пылевидных фракций применяются ионные фильтры.

2.56. Термическая обработка, её сущность и назначение. Виды термической обработки, их сравнительная технико-экономическая оценка. Характеристика применяемого оборудования.

Термическая обработка металлов (ТО) — процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.

От правильного выполнения термической обработки зависит качество и стойкость изготовляемых деталей машин и механизмов, инструмента и другой продукции. Для проведения термической обработки требуются не только глубокие знания теории и практики, но и умение самостоятельно выбрать и разработать наиболее эффективный технологический процесс термической обработки для различных деталей и инструментов, умение выбрать наиболее рациональный метод контроля, установить причины дефектов, методы их предупреждения и исправления, использовать все технические возможности и правильно организовать работу .

При термической обработке в результате нагрев а до о пределённой температуры и охлаждения происходит изменение структуры и, как следствие этого, изменение механических и физических свойств.

Производство шелковых тканей

... синтетические ткани вырабатываются и будут вырабатываться с вискозными нитями, хлопчатобумажной и штапельной пряжей. Лидирующее положение среди синтетических волокон занимают полиэфирные, производство ... тканям из натурального шелка. Цель настоящей работы – изучение ассортимента тканей из синтетических нитей и из синтетических нитей с другими волокнами, обзор вновь разработанных волокон и тканей. ...

Классификация видов термической обработки металлов основывается на том, какого типа структурные изменения в металле происходят при тепловом воздействии. Термическая обработка металлов подразделяется на собственно термическую, заключающуюся только в тепловом воздействии на металл, химико-термическую, сочетающую тепловое и химическое воздействия, и термомеханическую, сочетающую тепловое воздействие и пластическую деформацию. Собственно термическая обработка включает следующие виды: отжиг 1-го рода, отжиг 2-го рода, закалку без полиморфного превращения и с полиморфным превращением, старение и отпуск.

Отжиг 1-го рода (гомогенизационный, рекристаллизационныйи для уменьшения остаточных напряжений) частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния структуры, возникшие при литье, обработке давлением, сварке и др. технологических процессах. Процессы, устраняющие отклонения от равновесного состояния, идут самопроизвольно, и нагрев при отжиге 1-го рода проводят лишь для их ускорения. Основные параметры такого отжига — температуранагрева и время выдержки. В зависимости от того, какие отклонения от равновесного состояния устраняются, различают разновидности отжига 1-го рода. Гомогенизационный отжиг предназначен для устранения последствий дендритной ликвации, в результате которой после кристаллизации внутри кристаллитов твёрдого раствора химический состав оказывается неоднородным и, кроме того, может появляться неравновесная фаза, например химическое соединение, охрупчивающее сплав. При гомогенизационномотжиге диффузия приводит к растворению неравновесных избыточных фаз, в результате чего сплав становится более гомогенным(однородным).

После такого отжига повышаются пластичность и стойкость против коррозии. Ре кристаллизационный отжиг устраняет отклонения в структуре от равновесного состояния, возникающие при пластической деформации. При обработке давлением, особенно холодной, металл наклёпывается — его прочность возрастает, а пластичность снижается из-за повышения плотности дислокаций в кристаллитах. При нагреве наклёпанногометалла выше некоторой температуры развивается первичная и затем собирательная рекристаллизация, при которой плотность дислокаций резко снижается. В результате металл разупрочняется и становится пластичнее. Такой отжиг используют для улучшения обрабатываемости давлением и придания металлу необходимого сочетания твёрдости, прочности и пластичности. Как правило, при ре кристаллизационном отжиге стремятся получить бестекстурныйматериал, в котором отсутствует анизотропия свойств. В производстве листов из трансформаторной стали ре кристаллизационный отжиг применяют для получения желательной текстуры металла, возникающей при рекристаллизации. Отжиг, уменьшающий напряжения, применяют к изделиям, в которых при обработке давлением, литье, сварке, термообработке и др. технологических процессах возникли недопустимо большие остаточные напряжения, взаимно уравновешивающиеся внутри тела без участия внешних нагрузок. Остаточные напряжения могут вызвать искажение формы и размеров изделия во время его обработки, эксплуатации или хранения на складе. При нагревании изделия предел текучести снижается и, когда он становится меньше остаточных напряжений, происходит быстрая их разрядка путём пластического течения в разных слоях металла.

Отжиг 2-го рода применим только к тем металлам и сплавам, в которых при изменении температуры протекают фазовые превращения. При отжиге2-го рода происходят качественные или только количественные изменения фазового состава (типа и объёмного содержания фаз) при нагреве и обратные изменения при охлаждении. Основные параметры такого отжига — температура нагрев а, время выдержки при этой температуре и скорость охлаждения. температуру и время отжига выбирают так, чтобы обеспечить необходимые фазовые изменения, например полиморфное превращение или растворение избыточной фазы. При этом обычно следят за тем, чтобы не выросло крупное зерно фазы, стабильной при температуре отжига. Скорость охлаждения должна быть достаточно мала, чтобы при понижении температуры успели пройти обратные фазовые превращения, в основе которых лежит диффузия. При отжиге 2-го рода изделия охлаждают вместе с печью или на воздухе. В последнем случае процесс называется нормализацией. Отжиг 2-го рода применяют чаще всего к стали для общего измельчения структуры, смягчения и улучшения обрабатываемости резани ем.

Закалка без полиморфного превращения применима к любым сплавам, в которых при нагревании избыточная фаза полностью или частично растворяется в основной фазе. Важнейшие параметры процесса — температуранагрева, время выдержки и скорость охлаждения. Скорость охлаждения должна быть настолько большой, чтобы избыточная фаза не успела выделиться (процесс выделения фазы обеспечивается диффузионным перераспределением компонентов втвёрдом растворе).

Это условие выполняется, если дуралюмин и медные сплавы закаливают в воде; магниевые же сплавы и некоторые аустенитные стали можно закаливать с охлаждением на воздухе. В результате закалки образуется пересыщенный твёрдый раствор. Закалка без полиморфного превращения может какупрочнять, так и разупрочнять сплав (в зависимости от фазового состава и особенностей структуры в исходном и закалённом состояниях).

Алюминиевые сплавы с магнием закаливают для повышения прочности; у бериллиевой бронзы же после закалки прочность оказывается ниже, а пластичность выше, чем после отжига, и закалку этой бронзы можно использовать для повышения пластичности перед холодной деформацией. Основное назначение закалки без полиморфного превращения— подготовка сплава к старению.

Закалка с полиморфным превращением применима к любым металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается кристаллическая решётка. Основные параметры процесса— температура нагрев а, время выдержки и скорость охлаждения. Нагрев производят до температуры выше критической точки, чтобы образовалась высокотемпературная фаза. Охлаждение должно идти с такой скоростью, чтобы не происходило«нормального» диффузионного превращения и перестройка решётки протекала по механизму без диффузионного мартенситного превращения. При закалке с полиморфным превращением образуется мартенсит, и поэтому такую термообработку называют закалкой на мартенсит. Углеродистые стали закаливают на мартенсит вводе, а многие легированные, в которых диффузионные процессы протекают замедленно, можно закаливать на мартенсит с охлаждением в масле и даже навоз духе. Основная цель закалки на мартенсит — повышение твёрдости и прочности, а также подготовка к отпуску. Сильное упрочнение сталей при закалке на мартенсит обусловлен о образованием пересыщенного углерод ом раствора внедрения на базе ?-железа, появлением большего числа двойниковых прослоек и повышением плотности дислокаций при мартенситном превращении, закреплением дислокаций атомами углерод а и дисперсными частицами карбида, которые могут выделяться на дислокациях в местах сегрегации углерод а. Углеродистые стали при закалке на мартенсит резко охрупчиваются. Основная причина этого — малая подвижность дислокаций в мартен сите. Без углеродистые железные сплавы после закалки на мартенсит остаются пластичными.

Старение применимо к сплавам, которые были подвергнуты закалке без полиморфного превращения. Пересыщенный твёрдый раствор в таких сплавах термодинамически неустойчив и склонен к самопроизвольному распаду. Старение заключается в образовании путём диффузии внутри зерен твердогораствора участков, обогащенных растворённым элементом (зон Гинье — Престо на) и(или) дисперсных частиц избыточных фаз, чаще всего химических соединений. Эти зоны и дисперсные частицы выделившихся фаз тормозят скольжение дислокаций, чем и обусловлен о упрочнение при старении. Стареющие сплавы называют поэтому дисперсионно-твердеющими. Основные параметры старения — температура и время выдержки. С повышением температуры ускоряются диффузионные процессы распада пересыщенного твёрдогораствора, и сплав быстрее упрочняется. Начиная с о пределённой выдержки, при достаточно высокой температуре происходит перестаривание — снижение прочности сплава. Причиной перестаривания является коагуляция дисперсных выделений из раствора, которая заключается в растворении более мелких и рос те более крупных частиц выделившейся фазы. В результате коагуляции расстояние между этими частицами возрастает и торможение дислокаций в зёрнах твёрдого раствора уменьшается. Одни сплавы, например дуралюмины, после закалки сильно упрочняются уже во время выдержки при комнатной температуре (естественное старение).

Большинство сплавов после закалки нагревают, чтобы ускорить процессы распада пересыщенного твёрдогораствора (искусств. старение).

Иногда проводят ступенчатое старение с выдержкой вначале при одной, а затем при другой температуре. Старение применяют главным образом для повышения прочности и твёрдости конструкционных материалов(алюминиевых, магниевых, медных, никелевых сплавов и некоторых легированных сталей), а также для повышения коэрцитивной силы магнитно-твёрдых материалов. Время выдержки для достижения заданных свойств в зависимости от состава сплава и температуры старения колеблется от десятков мин до нескольких сут.

Отпуску подвергают сплавы, главным образом стали, закалённые на мартенсит. Основные параметры процесса — температура нагрев а и время выдержки, а в некоторых случаях и скорость охлаждения (для предотвращения отпускной хрупкости).

В сталях мартенсит является пересыщенным раствором, и сущность структурных изменений при отпуске та же, что и при старении, — распад термодинамически неустойчивого пересыщенного раствора. Отличие отпуска от старения связан о прежде всего с особенностями субструктуры мартенсит а, а также с поведением углерод а в мартен сите закалённой стали. Для мартенсит а характерно большое число дефектов кристаллического строения (дислокаций и др.).

Атомыуглерода быстро диффундируют в решётке мартенсит а и образуют на дислокациях сегрегации, а возможно и дисперсные частицы карбида сразу после закалки или даже в период закалочного охлаждения. В результате закалённая сталь оказывается в состоянии максимального дисперсного твердения или в близком к нему состоянии. Поэтому при выделении из мартенсит а дисперсных частиц карбида во время отпуска прочность и твёрдость стали или вообще не повышаются, или достигается лишь незначительное упрочнение. Уменьшение же концентрации углерод а в мартен сите при выделении из него карбида является причиной разупрочнения мартенсит а. В итоге отпуск сталей, как правило, приводит к снижению твёрдости и прочности с одновременным рост ом пластичности и ударной вязкости. Отпуск безуглеродистыхжелезных сплавов, закалённых на мартенсит, может приводить к сильному дисперсионному твердению из-за выделения из пересыщенного раствора дисперсных частиц интерметаллических соединений. Причина упрочнения при этом та же, что и при старении. Термины «отпуск» и «старение» часто используют как синонимы.

Термическая обработка, вызывая разнообразные по природе структурные изменения, позволяет управлять строением металлов и сплавов и получать изделия с требуемым комплексом механических, физических и химических свойств. Благодаря этому, а также простоте и дешевизне оборудования ТО является самым распространённым в промышленности способом изменения свойств металлических материалов.

На металлургических заводах применяют гомогенизационный отжиг слитков для повышения их пластичности перед обработкой давлением, ре кристаллизационный отжиг листов, лент, труб и проволоки для снятия наклёпа между операциями холодной обработки давлением и после неё, закалку, отпуск, старение и термомеханическую обработку для упрочнения проката и прессованных изделий. На машиностроительных заводах отжигают по ковки и др. заготовки для уменьшения твёрдости и улучшения обрабатываемости резани ем, применяют закалку, отпуск, старение и химико-термическую обработку разнообразных деталей машин, а также инструмента для повышения их прочности, твёрдости, ударной вязкости, сопротивления усталости и износу и отжигают изделия для уменьшения остаточных напряжений. В приборостроении, электротехнической и радиотехнической промышленности с помощью отжига, закалки, отпуска и старения изменяют механические, электрические, магнитные и др. физические свойства металлов и сплавов.

О величине изменения механических свойств при термической обработке металлов дают представление следующие примеры. Ре кристаллизационный отжиг холоднокатаной меди снижает предел прочности с 400 до 220 Мн/м2 (с 40 до 22 кгс/мм2).

одновременно повышая относительное удлинение с 3 до 50%. Отожжённая сталь У8 имеет твёрдость180 НВ; закалка повышает твёрдость этой стали до 650 НВ. Сталь 38 ХМЮА после закалки имеет твёрдость 470 HV, а после азотирования твёрдость поверхностного слоя достигает 1200 HV. Предел прочности дуралюмина Д16 после отжига, закалки и естественного старения равен соответственно 200, 300 и 450 Мн/м2 (20, 30 и 45кгс/мм2).

У бериллиевой бронзы Бр. Б2 предел упругости ?0,002 после закалкиравен 120 Мн/м2 (12 кгс/мм2), а после старения 680 Мн/м2 (68 кгс/мм2).

2.79. Сырье текстильной промышленности, его характеристика. Принципы получения пряжи и нитей. Технико-экономические показатели прядения и ткачества.

Основное место в составе легкойпромышленности всех государств Содружества занимает текстильная промышленность, объединяющая производство всех видов тканей, трикотаж а, валяльно-войлочных и других изделий на основе волокнистого сырья. По уровню производственного комбинирования текстильная промышленность является одной из ведущих (наряду с металлургией и химией).

Особенно вы сок он в шелковойпромышленности, где прядильно-ткацко-отделочные предприятия дают основную часть продукции.

Производство тканей, являющееся основным в текстильной промышленности, представлен о во всех государствах СНГ. Наибольших масштабов оно достигло в России, Узбеки стане и Беларуси, на долю которых в 1997 г. приходилось соответственно 63,19 и 10 % всего их производства. Причем эти же государства оставались лидерами в производстве тканей надушу населения: соответственно 20 и 25м2.

Натуральные волокна растительного происхождения

Хлопком называют волокна, растущие на поверхности семян одно летних растений хлопчатник а. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Собранный с полей хлопок-сырец (семенахлопчатника, покрытые волокнами) поступает на хлопкоочистительные заводы. Здесь происходит его первичная обработка, которая включает в себя следующие процессы: очистку хлопка-сырца от посторонних сорных примесей (от частиц стеблей, коробочек, камней и др.), а также отделение волокна от семян (джинирование), прессование волокон хлопка в кипы и их упаковку. В кипах хлопок поступает на дальнейшую переработку на хлопкопрядильные фабрики.

Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Волокно несколько скручен о вокруг своей оси. Поперечный срез его имеет весьма разнообразную форму и зависит от зрелости волокна.

Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130—140 °С), средняя гигроскопичность(18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей. Стойкость хлопка к истиранию невелика.

Льняное волокно получают из стебля травянистого растения – льна. Для получения волокна стебли льна замачивают с целью разъединения лубяных пучков друг от друга и от соседних тканей стебля путем разрушения пектиновых (клеящих) веществ микроорганизмами, развивающимися при намокании стебля, а затем мнут для размягчения древесной части стебля. В результате такой обработки получают лен-сырец, или мятый лен, который подвергают трепанию и чесанию, после чего получают техническое льняное волокно (трепаный лен).

Элементарное волокно льна имеет слоистое строение, что является результатом постепенного отложения целлюлозы на стенках волокна, с узким каналом посередине и поперечными сдвигами по длине волокна, которые получаются в процессе образования и роста волокна, а также в процессе механических воздействий при первичной обработке льна. В поперечном сечении элементарное волокно льна имеет пяти- и шестиугольную форму сзакругленными углами.

Натуральные волокна животного происхождения

Шерстью называют волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Основную массу шерсти (94-96%) для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство.

Шерсть, снятая с овец, обычно очень сильно загрязнена и, кроме того, весьма неоднородна по качеству. Поэтому, прежде чем отправить шерсть на текстильное предприятие, ее подвергают первичной обработке. Первичная обработка шерсти включает следующие процессы: сортировку по качеству, разрыхление и трепание, мойку, сушку и упаковку в кипы. Овечья шерсть состоит из волокон четырех типов:

пух а – очень тонкого, извитого, мягкого и прочного волокна, круглого в поперечном сечении

переходного волоса – более толстого игр убого волокна, чем пух

ости – волокна, более жест кого, чем переходный волос

мертво го волоса – очень толстого в поперечнике и грубого не извитого волокна, покрытого крупными пластинчатыми чешуйками.

Шерсть, которая состоит преимущественно из волокон одного типа (пух а, переходного волоса), называют однородной. Шерсть, содержащая волокна всех указанных типов, называют неоднородной. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию, что объясняется наличием на ее поверхности чешуйчатого слоя, значительной извитостью и мягкостью волокон. Благодаря этому свойству из шерсти вырабатывают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также войлочные и валяныеизделия. Шерсть обладает малой теплопроводностью, что делает ее незаменимой при выработке пальтовых, костюм но-плательных тканей и трикотажных изделий зимнегоассортимента.

Шелком называют тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкоотделительными железами шелковичного червя (шелкопряд а) инаматываемые им на кокон. Ко конная нить представляет собой две элементарные нити (шелковины), склеенные серицином – природным клеящим веществом, вырабатываемым шелкопряд ом. Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается. Натуральный шелк широко используется при выработке плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов), швейных ниток.

При этом волокна являются основой для изготовления элементарных нитей, в зависимости от способа соединения которых затем получают множество других нитей. Различают следующие виды нитей:

одиночная – нить, которая не делится в продольном направлении без разрушения и может быть непосредственноиспользована в производстве текстильных изделий (часто называется мононитью).

Мононити получают из синтетических волокон, они имеют обычно круглое сечение, а, в зависимости от толщины, мононити могут использоваться при выработке легких тонких тканей для блузок и тяжелых для прокладочных материалов.

комплексная – нить, состоящую из двух или нескольких элементарных нитей, соединенных между собой скручиванием илисклеиванием

крученая – нить, получаемая путем скручивания двух или более комплексных нитей, пряжи или из тех и других вместе

пряжа – нить, состоящая из волокон, соединенных между собой путем кручения в процессе прядильного производства.

Прядильное производство –совокупность технологических процессов, в результате которых из массы коротких тонких текстурированных волокон, обладающих сравнительно небольшой прочностью, получают непрерывную нить (пряжу) определен ной линейной плотности и прочности. Прядильное производство включает процессы разрыхления, трепания, смешивания, чесания, сложения, вытягивания и прядения.

С учет ом технологии производства различают два типа пряжи: кардную и гребенную. Кардная пряжа – средняя по толщине и прочности, изготавливается из неравномерных по длине волокон. Гребенная пряжа – тонкая, прочная, гладкая пряжа, изготавливаемая из длинных и тонких волокон. В гребенном прядении лента после кардочесания подвергается сложению, вытягиванию и гребне чесанию, обработке на ленточных и ровничных машинах, затем полученная ровница поступает в прядильную машину. Гребенную пряжу также называют камвольной.

В прядильном производстве используют два типа прядильных машин: кольцевые (веретенные) и безверетенныепневмомеханические. В кольцевых (веретенных) прядильных машинах ровница (лента) вытягивается в вытяжном приборе, скручивается и наматывается с помощью веретена на патрон или шпулю. В безверетенных пневмомеханических прядильных машинах (наиболеераспространены) ровница (лента) разъединяется на отдельные волокна, которые потоком воздух а подаются в быстро вращающуюся камеру, где из них формируется пряжа, наматываемая на бобину. Производительность безверетенных прядильных машин в 2-3 раза выше, чем кольцевых.

Виды пряжи

Для получения пряжи используют натуральные и химические волокна различной толщины и длины. От геометрических свойств волокон зависит выбор способа прядения и вид получаемой пряжи:

одно ниточная – самая простая

меланжевая – получаемая из смеси волокон, окрашенных в разные цвета. Ее применяют для выработки ткани итрикотажа различного назначения

крученная – пряжа (из двух и более нитей), характеризуемая высокими механическими свойствами и большей, по сравнению с одно ниточной пряжей, равномерностью по толщине.

Технологический процесс производствакрученой пряжи включает подготовку к кручению (обработка упругой пряжи горячимвоздухом, насыщенными водяными парами), трощение (параллельное соединение и наматывание на одну паковку нитей) и собственно кручение.

По характеру крутки различают крученую пряжу простой и фасонной крутки.

Крученую пряжу простой круткиполучают при скручивании вместе нескольких нитей с одинаковым натяжением. Такие нити отличаются ровной, гладкой поверхностью по всей длине. Примером их являются швейные нитки.

Пряжу фасонной крутки получают при скручивании нитей, подаваемых с различными скоростями или имеющих различное натяжение. Такая пряжа будет иметь на своей поверхности петли различной формы, узелки или спирали.

Крученые нити также различают по интенсивности их скручивания: нити слабой крутки (до 230 кр./м), средней, называемой муслин (230-290 кр./м) и сильной, называемой креп (1500-2500 кр./м).

Такое разнообразие получаемых нитей дает возможность вырабатывать текстильные изделия со структурными эффектами на поверхности. Так, ткани, выработанные из нитей креповой крутки, отличаются повышенной упругостью и, следовательно, меньше сминаются. Крученая пряжа применяется при выработке тканей бытового назначения: для пальто, плащей, костюмов, платьев, а также для производства швейных ниток.

Высокообъемная пряжа

Высокообъемная пряжа вырабатывается из разно усадочных волокон (сильно- и малоусадочных) различными способами. Наиболее распространенным способом получения такой пряжи является термическая обработка пряжи из разно усадочных волокон паром или кипящей водой. При этомсильноусадочные волокна укорачиваются, а малоусадочные образуют мелкие петли, которые и придают пряже соответствующую пушистость и мягкость. Высокообъемнуюпряжу используют при производстве верхних трикотажных изделий, тканей для костюмов, пальто, чулочно-носочных изделий.

Высокообъемные нити

Высокообъемные (текстурированные) нити получают из гладких и тонких химических нитей, структуру которых изменяют путем дополнительных обработок. Вновь получаемые нити отличаются растяжимостью, большой извитостью, мягкостью и высокой упругостью. Различают текстурированные нити высокой (100% и более), повышенной (до 100%) и обычной (до 30%) растяжимости.

К высоко растяжимым нитям относятся эластик, а кон и комэлан.

Эластик используется для выработкичулочно-носочных изделий, трикотажных полотен, тканей для купальников, спортивной одежды. Более широкому использованию препятствует его значительная усадка (до 70%).

А кон состоит из капроновой и ацетатной нитей, скрученных в два приема, а нить комэлан – из капроновой и комплексной ацетатной нитей. Эти нити используются так же, как и эластик.

К нитям повышенной растяжимости относятся мэр он, мэлан, гофр он и рилон.

Мэр он (из капроновых комплексных нитей) и мэлан (из лавсановых комплексных нитей) получают способом ложнойкрутки, как и эластик, с дополнительной обработкой во второй термокамере. Указанные нити широко используются при выработке разнообразных трикотажных полотен и костюм но-плательных тканей. Изделия из этих нитей отличаются хорошейформоустойчивостью и продолжительным сроком службы.

Гофр он получают из полиамидныхкомплексных нитей путем гофрирования их в термокамере, где при этом образуются зафиксированные зигзагообразные из витки. Гофр он обладает хорошими теплозащитными свойствами и повышенной гигроскопичностью, благодаря чему успешно применяется для изготовления сорочечных и костюм но-плательных тканей, изделий бельевого и верхнего трикотаж а.

Рилон получают из полиамидныхкомплексных нитей путем их протягивания по кромке горячего ножа. Используютрилон так же, как мэр он и мэлан.

К нитям обычной растяжимости относится аэрон.

На поверхности аэрона подвоз действием мощной струи сжатого воздух а образуются мелкие петли, которые придают ей пушистость и объемность. Такой способ изготовления высокообъемныхнитей наиболее перспективен, так как дает возможность получать подобные нити не только из термопластичных волокон. Аэрон обладает хорошими теплозащитными свойствами, повышенными гигроскопичностью и износостойкостью. Используется при изготовлении тканей, трикотажных полотен, а также при получении искусственного меха.

При выработке тканей используют разнообразные переплетения нитей, т. е. порядок взаимного перекрытия основных нитей уточными.

Обычно переплетения делят на четыре класса:

• простые (главные)
• мелко узорчатые
• сложные
• крупно узорчатые

К простым (главным) переплетениям относятся полотняное, саржевое и атласное (сатиновое).

Полотняное переплетение является одним из наиболее простых и распространенных. Ткани полотняного переплетения имеют ровную матовую поверхность и одинаковый внешний вид лицевой и изнаночной сторон. При большой разнице в линейной плотности основной и уточной пряжи в ткани полотняного переплетения образуются продольные или поперечные рубчики. При использовании нитей повышенной крутки на ткани образуется креповый эффект –ткань приобретает «зернистую» поверхность. Полотняным переплетением вырабатывается большое количество бельевых, плательных и одежных тканей.

Саржевое переплетение характеризуется наличием на поверхности ткани диагоналевого рубчика. На лицевой поверхности ткани рубчик обычно направлен снизу вверх слева направо, реже справа налево. Угол наклона рубчика зависит от соотношения толщины нитей основы и утка. Саржевым переплетением вырабатывают ткани хлопчатобумажные плательные и подкладочные, льняные (для обивки матраце в), а также шелковые подкладочные.

Атласное (сатиновое) переплетение характеризуется удлиненными перекрытиями. В атласном переплетении одиночные основные или уточные перекрытия размещены равномерно по всемураппорту. Если на лицевой стороне ткани выступают длинные основные перекрытия, переплетение называется атласным. Ткани атласного и сатинового переплетений обычно имеют различные плотности по основе и утку. Система нитей, которая выходит на поверхность ткани, имеет большую плотность.

Ткани этих переплетений отличаются повышенной стойкостью к истиранию, высокой прочностью, малым коэффициентом трения, то есть хорошо скользят, имеют ровную и гладкую поверхность. Именно поэтому их часто используют в качестве подкладочных. Сатиновым переплетением вырабатывают большое количество сатинов из хлопка, атласным – в основном химические комплексные нити и натуральный шелк.

К мелко узорчатым переплетениям относятся производные от простых переплетений (полотняного, саржевого и атласного) и комбинированные.

К производным полотняного переплетения относятся переплетения репсовые и рогожка.

Репсовые переплетения получают путем удлинения перекрытий полотняного переплетения в направлении уточных или основных нитей. Репсовым переплетением вырабатывают фланели и файдешин.

Рогожка образуется при удлинении одновременно основных и уточных перекрытий, поэтому на ткани получают мелкие прямоугольники и квадраты. Ткани, выработанные этим переплетением, имеют одинаковую изнаночную и лицевую стороны. Благодаря длинным перекрытиям ткань будет обладать большой плотностью, оставаясь при этом мягкой. Для выработкиплательных тканей (хлопчатобумажных и льняных) наиболее широко применяется переплетение рогожка по три и четыре нити в ячейке.

К производным саржевого переплетения относятся усиленная, сложная и ломаная саржа.

Усиленная саржа характеризуется широкими и отчетливо выраженными диагоналевыми полосами, так как в этом переплетении, в отличие от простой саржи, нет одиночных перекрытий.

Сложная (или много рубчатая) саржа образует на ткани диагоналевые рубчики различной ширины.

В ломаной сарже направление полос меняется под углом 90°, при этом получается рисунок, напоминающий ел очку. Подобные переплетения применяются при выработке костюмных и пальтовых тканей.

К комбинированным переплетениям относятся переплетения, образуемые из двух или большего числа различных переплетений. Такие переплетения могут состоять из полотняного ирепсового, саржевого и рогожки, атласного и т. д. Комбинированным переплетением вырабатывают сорочечные, костюмные, полотенечные и другие ткани.

Сложные переплетения – это класс переплетений, отличающийся большим разнообразием. Наибольшее распространение из них получили двойные, двух лицевые, двухслойные, ворсовые, перевивочные и крупно узорчатые переплетения.

Для выработки двойных переплетений необходимо иметь две системы основных и одну систему уточных нитей.

Для выработки двухлицевыхпереплетений необходимо иметь две системы уточных нитей и одну основную.

Двухслойные переплетения вырабатываются из двух систем основных и двух систем уточных нитей. Подобные виды переплетений дают возможность получить более толстые ткани, обладающие хорошими теплозащитными свойствами. Они применяются при выработке тонкосуконныхпальтовых тканей, драпов и т. п.

Ворсовые переплетения дают на лицевой поверхности ткани разрезной или петельный ворс. Различают основ о- илиуточно-ворсовые ткани, в зависимости от того, из каких нитей, основных или уточных, получают ворс. Ворсовые переплетения получают из трех систем нитей: одна – ворсовая и две – основа и уток. Указанные переплетения придают тканям красивый внешний вид, повышенные теплозащитные свойства, но усложняют их переработку, в швейном производстве. Ворсовым переплетением вырабатывают бархат, полу бархат, велюр, плюш, вельветы и искусственный мех. Ткани с петельным ворс ом вырабатываются для полотенец, простынь и халатов, так как они обладают хорошими гигроскопическими свойствами.

Перевивочные переплетения широко используются для выработки легких ажурных тканей. Для получения таких переплетений необходимы две системы основных нитей и одна уточная.

Крупно узорчатые переплетения вырабатывают на ткацких станках с жаккардовой машиной. Они образуют на ткани крупные узоры разнообразных форм. Эти переплетения бывают простые, когда образуются из двух систем нитей сочетанием простых и мелкоузорчатыхпереплетений, и сложные, когда образуются из трех и более систем нитей. Такие переплетения используют при выработке мебель но-декоративных тканей, гобеленов идр.

Задача 1.

Определить норму расхода металла Н на деталь, изготавливаемую из сортового проката, и величину коэффициента использования металла Км, если заданы: длина детали по черт ежу L, мм; масса погонного метра стального прутка проката Мп. м., кг; масса детали т, кг. При рас чете принять, что длина прутка сортового прокатаLпр=3650мм, величина потерь металла на зажим заготовки в патроне станка 1=35мм, общий припуск на обработку торца заготовки а=2мм, ширина резца b=3мм. Проанализировать эффективность использования материала заготовки.

L -длина детали, мм – 80 мм.

Мп. м. — масса погонного метра стального прутка, кг. – 5,55 кг.

m — масса детали, кг. – 0,3.

Выбор рационального типа заготовки в значительной степени определяет себестоимость продукции машиностроения, при этом предпочтение следует отдавать заготовке, характеризующейся лучшим использованием материалов.

Рациональное использование материалов определяется нормированием их расхода. В основе нормирования расхода материалов лежит регламентация использования предметов труда в отраслях народного хозяйства. Нормы расхода являются средством контроля и учет а за рациональным использованием материальных ресурсов, что особенно важно при работе предприятия в условиях самофинансирования и хозрасчета.

Норма расхода металла для изготовления отдельной детали определяется ее массой, а также величиной технологических и заготовительных отходов, возникающих в процессе резки металла на заготовки и их обработки.

Методика определения норм расхода металла зависит от способа получения заготовок (прокатка, ковка, штамповка, литье и др.) и от типа производства (единичное, серийное или массовое).

Необходимо стремиться к уменьшению технологических и заготовительных отходов, то есть к снижению норм расхода.

Длина одной заготовки L3 определяется следующей зависимостью:

L3= L + 2a + b, мм

где L3 — длина детали почертежу, мм;

• а- общий припуск на обработку торца заготовки, мм;
• b — ширина разреза при резке сортового проката на заготовки, мм.

80 + 2 ? 2 + 3 = 87 мм.

В свою очередь:

?

Где 1 — величина потерь металла на зажим заготовки в патроне станка, мм;

• L3 — длина одной заготовки, мм.

n -число деталей, изготавливаемых из одного прутка сортового проката, шт.

Полученную по формуле величину n необходимо округлить до меньшего ближайшего числа.

(3650-35)/87= 41,6

При изготовлении заготовок из сортового проката в условиях крупно серийного производства норма расхода металла Н на изготовление одной детали определяется следующей зависимостью:

?

где Мп.. м.- масса погонного метра сортового проката, кг;

• Lnp -длина прутка сортового проката, мм;
• Н — норма расхода металла на деталь, кг.

(0,001 ? 5,55? 3650)/41= 0,49

Рациональность и технологичность заготовки определяется коэффициентом использования материала Км, который определяется следующей зависимостью:

?

где m- масса детали, кг;

• Для рациональной заготовки характерно стремление величины коэффициента Км к единице, что обусловливает уменьшение отходов металла при обработке резани ем и снижение себестоимости механической обработки.

(0,3/0,49) = 0,61

Таким образом, материал используется не эффективно, поэтому необходимо обеспечить более экономное и повторное использование материала (заготовок).

Задача 2.

Определить штучно-калькуляционное время при токарной обработке поверхности детали длиной L мм, диаметром D мм, если заданы: величина в резания и перебег а резца V=2 мм; скорость резания Uм/мин, число проходов i=2, подача S=0,22мм/об.

При рас чете принять Тв=0,45мин; Тпз=18мин. Количество деталей в партии 120 штук.

L -длина детали, мм. – 46 мм.

D -диаметр детали, мм. — 41

U -скорость резания, м/мин. – 84 м/мин.

Завершающей стадией в разработке технологического процесса механической обработки является установление технических норм времени для каждой операции.

Под технически обоснованной нормой понимают такую норму времени, которая устанавливается на выполнение конкретной операции технологического процесса.

Величина, обратная норме времени, является нормой выработки. Норма выработки — это количество изделий, которое необходимо изготовить в единицу времени (час, смену) в условиях конкретного производства.

В современном машиностроительном производстве установление технически обоснованных норм времени производитсярасчетно-аналитическим путем. В основе рас чета находится определение нормы штучного Тшт или штучно-калькуляционного времени Тшк.

Вначале определяется величина n:

?

где U — скорость резания, м/мин;

• D — диаметр обрабатываемой детали, мм.

n — частота вращения шпинделя станка, об/мин/

(1000 ? 84)/(3,14?41) = 652,5

В свою очередь:

?

где Lp — расчетная длина хода инструмента или детали в направлении подачи, мм;

• L- длина обработки почертежу, мм;
• V — дополнительная длина на в резание и перебег инструмента, мм.

46+2 = 48

Время определяется по формуле:

?

где i — количество рабочих ходов, шт.;

• S — подача, мм/об.

(48 ? 2)/( 652,5? 0,22) = 0,67

СуммаТоб+ТЛ как правило, берется от 4 до 12% от оперативного времени.

Для решения задач примем, что в нашем случае это будет 6%.

Тогда можно записать:

?

Основное(технологическое) время на операцию нормируется исходя из наивыгоднейшихрежимов резания — глубины резания, подачи и скорости резания.

0,06 ? (0,67 + 0,45) =0,07

Сумма основного и вспомогательного времени называется оперативным временем Топ:

?

0,67 + 0,45 =1,12

Штучно-калькуляционноевремя выражают формулой:

?

где Тт — основное (технологическое) время, мин;

• Тв — вспомогательное время, (0,45мин);
• Т0б- время обслуживания рабочего места, мин;
• Тл- время на отдых и личные потребности, мин;
• Тпз- подготовительно-заключительное время (18 мин);
• N- количество деталей в партии, шт.

0,67+0,45+0,07+18/120 = 1,34

Таким образом, чтобы обработать одну деталь необходимо 1,34 мин., то есть вкладываясь в это время и, минимизируя его мы увеличиваем объем производства, в обратном же случае объемыпроизводства будут снижаться в зависимости от дополнительно затраченного времени.

Задача 3.

Определить уровень технологии и категорию механообрабатывающего производства на основании исходных данных. Масса изделия составляет 5 кг.

Нормативные значения показателей принять следующими: показатель производительности труда Пнп=2150; показатель применения прогрессивного технологического оборудования ПН0=0,45; показатель охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом Пнм=0,8; показатель использования материалов Пним=0,77. На основании полученных данных определить категорию механообрабатывающего производства, построить гистограмму, провести анализ значений показателей уровня технологии, наметить основные направления повышения уровня технологии механообрабатывающегопроизводства.

Т — общая трудоемкостьмеханообработки, норм о-час. – 216000 норма.-час.

Т0 -трудоемкость механообработки на прогрессивном оборудовании, норм о-час. – 50000норма.-час.

Ч — численность промышленно-производственного персонала, чел. – 144 чел.

Чр — численность рабочих, чел.. -112 чел.

Чм. а- численность рабочих занятых механизированным и автоматизированным трудом, чел. – 65 чел.

Н — норма расхода металла на изделие, кг. – 6,9 кг.

Повышение эффективности производства на машиностроительных предприятиях осуществляется на основе совершенствования техники, технологии и организации производства. Одним из эффективных методов повышения экономических показателей работы предприятия является анализ уровня технологии производства.

Уровень технологии производства является критерием оценки соответствия данного производства современным требованиям, определяет технический уровень производства, свидетельствует о техническом потенциале предприятия, позволяет изыскать резервы его повышения.

Оценка уровня технологии проводится с помощью системы показателей, охватывающих основные стороны производственной деятельности предприятия, путем сравнения значений, достигнутых предприятием, с базовыми показателями, характеризующими лучший отечественный и зарубежный опыт.

Для оценки уровня технологии механообрабатывающего производства

используют следующие показатели:

1. Показатель производительности труда:

?

где Т — общая трудоемкость механообработки, норм о-час;

• Ч — численность промышленно-производственного персонала, чел.

216000/144 = 1500

2. Показатель применения прогрессивного технологического оборудования:

?

где Т0 – трудоемкость механообработки на прогрессивном оборудовании, норм о-час;

• Т- общая трудоемкость механообработки, норм о-час.

50000/216000 = 0,23

3. Показатель охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом:

?

где Чм а — число рабочих, занятых механизированным и автоматизированным трудом, чел.;

• Чр — общая численность производственных рабочих по данному виду производства, чел.

65/112 = 0,58

4. Показатель использования материалов:

?

где m — масса изделия, кг;

• Н- норма расхода материала на изделие, кг.

5/6,9 = 0,72

Уровень технологии механообрабатывающегопроизводства определяется по формуле:

?

где Пнп, ПН0, Пнм, Пним — нормативные значения соответствующих показателей.

Ут = 0,3 ? (0,69) + 0,3 ? (0,51) + 0,2 ? (0,73) +0,2 ? (0,94) = 0,69

По величине уровня технологии аттестуем ому производству присваивают следующие категории:

• высшую, если 0,88 <
• Ут <
• = 1,00 первую, если 0,68 <
• Ут <
• = 0,88 вторую, если Ут<
• = 0,68 Величину достигнутого уровня технологии и значения показателей с соответствующими коэффициентами значимости представляют графически в виде гистограммы, которая даёт наглядное представление о соотношении величин основных показателей и общего уровня технологии производства. 1 Пим/Пним 0,8 Пм/Пнм Пп /Пнп 0,6 П0/ПН0 0,4 0,2 0 0,3 0,6 0,8 1 Рис.1 Значения показателей и уровня технологии производства. На основании полученных данных проведем анализ влияния отдельных показателей на уровень технологии и определим основные направления повышения общего уровня технологии производства. Так как уровень технологии равен 0,69, то положительно на него повлияли охват рабочих механизированным и автоматизированным производством +0,01 (0,73-0,69)*0,2, использование материалов +0,05 (0,94-0,69)*0,2. Отрицательно повлияло применение прогрессивного технологического оборудования – 0,05 (0,51-0,69)*0,3. При этом категориямеханообрабатывающего производства первая, поскольку 0,68 <
• Ут <
• = 0,88. То есть необходимо искать резервы повышения категории по всем её составляющим и в первую очередь по тем, которые оказали отрицательное влияние и в то же время имеют наибольший удельный вес. Список использованных источников 1. Бляхман Л. С. Экономика, организация управления и планирование НТП. М.: Высшая школа, 1991. 228 с. 2. Васильева И. Н. Экономические основы технологического развития. — М.: Банки и Биржи, 1995. — 165 с. 3. Глазьев С. Ю. Экономическая теория технического развития. М.: Наука, 1990. — 241 с. 4. Зуев ВМ. Термическая обработка металлов – М: Высшая школа, 1976, 344 с. 5. Кузьмин Б. А. и др. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы — М: Высшая школа, 1977, 304 с. 6. Ляхтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия , 1984. – 360 с. 7. Организационно – экономические проблемы НТП /Под ред. Бялковской В. С. — М.: Высшая школа, 1990. — 298с. 8. Самохоцкий А. И., Парфёновская Н. Г. Технология термической обработки металлов – М: Машиностроение, 1976, 311 с.