Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

билет № 1

1. Значение и основные свойства металлов и сплавов

Физические свойства - внутренние, присущие данному материалу или веществу особенности, обуславливающие их различие или общность с другими веществами или материалами и проявляющиеся как ответная реакция на воздействие внешних физических полей или сред.

Физические свойства металлов - электропроводность, цвет, тепловое расширение, магнитные свойства, теплоемкость, плотность, теплопроводность, температура плавления.

Плотность величина, равная отношению массы вещества к занимаемому им объему. Плотность имеет большое значение при создании различных изделий. Например, в самолето - и ракетостроении стремятся использовать более легкие металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые), что способствует снижению массы изделий.

Теплопроводность-способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей в течение 1ч через слой материала толщиной 1м, площадью 1кв.м при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в один градус. Теплопроводность зависит от внутреннего строения материала.

Теплопроводность имеет большое значение при выборе материалов для теплоограждающих конструкций, теплообменных аппаратов, изоляции труб.

Теплоемкость - свойство материалов поглощать при нагревании определенное количество теплоты. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты (в джоулях), которое необходимо для нагревания 1кг материала на один градус. Удельная теплоемкость используется при расчете процессов нагрева или охлаждения материалов.

Цветом называют способность металлов отражать световое излучение с определенной длиной волны. Например, медь имеет розово-красный цвет, алюминий-серебристо-белый, цинк-голубовато-серый, золото-желтый.

Электропроводность - способность металлов и сплавов проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Переносят электрический ток свободные электроны, поэтому тепло-и электропроводность у чистых металлов пропорциональны одна другой.

Электропроводность металлов с повышением температуры уменьшается. Это объясняется тем, что при нагревании колебания и оно в в металле усиливаются, а это мешает движению электронов. При низких температурах когда колебания и оно в уменьшаются, электропроводность резко увеличивается.

Высокой электропроводностью обладают серебро, алюминий, медь и сплавы на их основе, низкой-вольфрам, хром. Хорошая электропроводимость необходима для токонесущих проводов (медь, алюминий). При изготовлении электронагревательных приборов и печей необходимы сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин).

Тепловым расширением называют способность металлов увеличиваться в размерах при нагревании уменьшаться при охлаждении. Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения б=(l2-l1)/[l1(t2-t1)], где l1 и l2 длины тела при температурах t1 и t2. Коэффициент объемного расширения равен 3б.

Тепловые расширения учитываются при сварке, ковке и горячей объемной штамповке, изготовлении литейных форм, штампов, прокатных валков, калибров.

Температурой плавления называют температуру, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. По температуре плавления различают тугоплавкие металлы (вольфрам3416С, тантал2950С, титан1725С и др.) и легкоплавкие (олово232С, свинец327С, цинк419, 5С, алюминий660С).

Температура плавления имеет большое значение при выборе металлов для изготовления литых изделий, сварных и паяных соединений, термоэлектрических приборов и других изделий.

Для отсчета температуры применяют две шкалы: термодинамическую, где единицей измерения температуры служит кельвин (обозначается К), и международную практическую, где единицей измерения служит градус Цельсия (обозначается С).

Магнитные свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью или магнитной постоянной, то есть способностью металлов намагничиваться. В системе СИ магнитная постоянная имеет размерность Гн/м. Высокими магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт и их сплавы, называемые ферромагнитными. Материалы с магнитными свойствами применяют в электротехнической аппаратуре и для изготовления магнитов.

Механическими свойствами материалов называют их способность сопротивляться деформациям (изменению формы или размеров) и разрушению под действием внешних нагрузок.

Механические свойства металлов - прочность, твердость, пластичность, упругость, вязкость, выносливость, жаростойкость, жаропрочность

Прочность-способность материала сопротивляться деформации разрушению под действием внешних нагрузок Стандартными характеристиками прочности, которые закладываются в конструкторский расчет, являются условный предел текучести (у0,2 ) и предел прочности (ув).

Предел прочности (временное сопротивление) -это условное напряжение в МПа, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца: ув=Рмах/F0, где Рmax-наибольшая нагрузка, F0-начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, м2.

Предел текучести(физический)-это наименьшее напряжение в МПа, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки: ут=Рт/F0, где Pт - нагрузка, при которой в диаграмме растяжения наблюдается площадка текучести, Н.

Площадку текучести имеют в основном только малоуглеродистая сталь и латуни. Другие сплавы площадки текучести не имеют. Для таких материалов определяют предел текучести (условный), при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца: у0,2=P0,2/F0.

Твердостью называют способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела.

Пластичность-способность материала пластически деформироваться без разрушения.

На явлении пластичности основаны все способы обработки металлов давлением. Величину пластичности определяют по результатам испытаний образцов на растяжение и оценивают относительным удлинением и относительным сужением.

Упругость--способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки Руп оценивают пределом пропорциональности упц и пределом упругости ууп.

Предел пропорциональности упц--это напряжение в МПа, выше которого нарушается пропорциональность между прилагаемым напряжением и деформацией образца упц=Pпц/F0.

Предел упругости (условный) у0,05--это условное напряжение вМПа, соответствующее нагрузке, при которой остаточная деформация впервые достигает 0,05% от расчетной длины образца 10: у0,05=Р0,05/F0, гдеР0,05-нагрузкапределаупругости, Н.

Ударная вязкость -- это способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам. Определяется как отношение затраченной на излом образца работы W (вМДж) к площади его поперечного сечения F(вм2) вместе надреза KC=W/F.

Определение ударной вязкости особенно важно для некоторых металлов, работающих при минусовых температурах и проявляющих склонность к хладноломкости. Чем ниже порог хладноломкости, при котором вязкое разрушение материала переходи в хрупкое, и чем больше запас вязкости материала, тем больше ударная вязкость материала. Хладноломкость-- снижение ударной вязкости материалов при низких температурах.

Выносливость--свойство материала противостоять усталости. Предел выносливости-- это максимальное напряжение, которое может выдержать металл без разрушения заданное число циклов нагружения. Между пределом выносливости и пределом прочности существует приближенная зависимость:

у-1?0,43дв; у-1p?0,36дв где у-1иу-1p--соответственно пределы выносливости при изгибе и растяжении-сжатии.

Усталостью называют процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. Усталость металла обусловлена концентрацией напряжений в отдельных его объемах, в которых имеются неметаллические включения, газовые пузыри, различные местные дефекты.

Жаропрочность-способность металлических материалов выдерживать без существенных деформаций механические нагрузки при высоких температурах.

Жаростойкость (жароупорность, окалиностойкость)-способность противостоять химическому разрушению поверхности под воздействием воздуха или другой окислительной газовой среды при высоких температурах.

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей.

Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами, тем быстрее он разрушается.

Кислотостойкость-способность металлов и сплавов противостоять действию растворов кислот.

Коррозионная стойкость-способность металла сопротивляться коррозии.

Окисляемость- способность металла вступать в реакцию с кислородом под воздействием окислителей.

Технологические свойства характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Эти свойства определяют при технологических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки.

Обрабатываемость резанием - это комплексная характеристика материала.

Обрабатываемость оценивают рядом показателей: производительностью обработки, качеством обработанной поверхности, видом образующейся стружки. В зависимости от конкретных условий решающим может оказаться любой из критериев. Например, в условиях автоматизированного производства важнейшим является вопрос стружкообразования.

Прокаливаемость-способность металла образовывать закаленный слой с высокой твердостью. Прокаливаемость образца характеризуется максимально получаемой твердостью по сечению изделия. При неполной прокаливаемости ее конкретная величина определяет возможность получения при закалке материала с установленным значением твердости на определенной глубине.

Литейные свойства металлов характеризуют способность их образовывать отливки без трещин, раковин и других дефектов.

Жидкотекучесть - способность расплавленного металла хорошо заполнять полость литейной формы.

Усадка при кристаллизации - уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое; является причиной образования усадочных раковин и усадочной пористости в слитках и отливках.

Ликвация - неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации, обусловлена тем, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается ликвация, при чем наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину температурного интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод).

2. Виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск

Термической обработкой называют совокупность операций нагрева металла до определенной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения с определенной скоростью. Целью термической обработки является придание металлу необходимых механических и физических свойств в результате изменения внутреннего строения (структуры) металла.

Термической обработке подвергают большинство заготовок (полуфабрикатов) и изделий из стали и цветных сплавов. Именно термическая обработка позволяет изменять структуру металла в нужном направлении и позволяет получать необходимый уровень твердости, прочности, пластичности и других свойств.

Режим термической обработки характеризуют следующие основные параметры: скорость и режим нагрева, максимальная температура нагрева, время выдержки в печи при температуре нагрева, и скорость и режим охлаждения.

Термическая обработка является одним из наиболее распространенных в современной технике способов получения заданных свойств металла. Термическую обработку используют либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости полуфабриката давлением, резанием и др., либо как окончательную операцию технологического процесса, обеспечивающую заданный уровень физико-механических свойств детали.

Отжиг - термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла до определенной температуры, выдержки и охлаждении с отключенной печью (т.е. с минимально возможной скоростью, порядка 50-100 град/час).

Если в результате каких-либо предшествующих воздействий (например, при холодной пластической деформации) металл находится в структурно неравновесном состоянии, то при нагреве, вследствие увеличения подвижности атомов, в металле создается более равновесная структура. Отжиг, при котором нагрев и выдержку металла производят с целью приведения его в более устойчивое состояние за счет снятия напряжений, уменьшения искажений кристаллической решетки, рекристаллизации, называют отжигом первого рода, так как он не связан с превращениями в твердом состоянии. Такой отжиг возможен для любых металлов и сплавов.

Нормализация - это термическая операция, которая заключается в нагреве стали до аустенитного состояния (выше А3 или выше Аcm) и охлаждение на воздухе.

Нормализацию можно рассматривать как разновидность отжига второго рода.

При нормализации охлаждение проводят на спокойном воздухе. При этом скорость охлаждения составляет 200-250 град/час. Нормализация - более дешевая операция, чем отжиг, т.к. печи используют только для нагрева и выдержки при температуре нормализации. Охлаждение осуществляют на воздухе, вне печи.

Отжиг и нормализация обычно являются первоначальными операциями термической обработки, цель которых - устранить дефекты предыдущих операций горячей обработки (литья и ковки), или подготовить структуру к последующим технологическим операциям (например, обработке резанием или закалке). Однако довольно часто отжиг, а особенно нормализация, являются окончательной термической обработкой. Это происходит в том случае, когда после отжига или нормализации сталь имеет свойства, удовлетворительные с точки зрения эксплуатации детали, и не требуется дальнейшего их улучшения с помощью закалки и отпуска.

Закалка - это термическая операция, которая заключается в нагреве сплава до определенной температуры и охлаждении с высокой скоростью. В зависимости от того происходит ли в сплаве полиморфное превращение, цель закалки различна. Если в сплаве не протекает полиморфного превращения, закалкой можно зафиксировать при комнатной температуре высокотемпературное структурное состояние. Если в сплаве протекает полиморфное превращение, что происходит, например, в углеродистой стали, закалку применяют для получения другой структуры - мартенсита.

Отпуск - заключительная термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава ниже температуры фазового превращения (для углеродистой стали это ниже температуры Ас1), выдержке и охлаждении на воздухе. Целью отпуска является получение более равновесной структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности.

3. Роль литейного производства в металлургии

Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико; почти все машины и приборы имеют литейные детали.

Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и бронзы а затем из чугун, а позже из стали и др. сплавов.

Основными процессами литейного производства являются: плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.

Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в который получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.

Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины и автоматы. Что в конечном счете помогает улучшить качество продукции и повысить эффективность производства.

4. Критерии отнесения объектов к категории опасных производственных объектов

К категории опасных производственных объектов относятся объекты, на которых:

1) получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются следующие опасные вещества:

а) воспламеняющиеся вещества - газы, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20 градусов Цельсия или ниже;

б) окисляющие вещества - вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции;

в) горючие вещества - жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;

г) взрывчатые вещества - вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов;

д) токсичные вещества - вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:

- средняя смертельная доза при введении в желудок от 15 миллиграммов на килограмм до 200 миллиграммов на килограмм включительно;

- средняя смертельная доза при нанесении на кожу от 50 миллиграммов на килограмм до 400 миллиграммов на килограмм включительно;

- средняя смертельная концентрация в воздухе от 0,5 миллиграмма на литр до 2 миллиграммов на литр включительно;

е) высокотоксичные вещества - вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:

- средняя смертельная доза при введении в желудок не более 15 миллиграммов на килограмм;

- средняя смертельная доза при нанесении на кожу не более 50 миллиграммов на килограмм;

- средняя смертельная концентрация в воздухе не более 0,5 миллиграмма на литр;

ж) вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, - вещества, характеризующиеся в водной среде следующими показателями острой токсичности:

- средняя смертельная доза при ингаляционном воздействии на рыбу в течение 96 часов не более 10 миллиграммов на литр;

- средняя концентрация яда, вызывающая определенный эффект при воздействии на дафнии в течение 48 часов, не более 10 миллиграммов на литр;

- средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водоросли в течение 72 часов не более 10 миллиграммов на литр;

2) используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 мегапаскаля или при температуре нагрева воды более 115 градусов Цельсия;

3) используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры;

4 ) получаются расплавы черных и цветных металлов и сплавы на основе этих расплавов;

5) ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ископаемых, а также работы в подземных условиях.

5. Причины травматизма: технические, организационные, личностные

Травмой (греч. trauma повреждение, ранение) называют нарушение анатомической целостности или физиологических функций тканей или органов человека, вызванное внезапным внешним воздействием.

Производственная _травма - травма, полученная работающим на производстве и вызванная внезапным воздействием опасного производственного фактора при выполнении им производственных обязанностей или заданий руководителя работ (ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ. Основные понятия. Термины и определения.).

Повреждение организма человека или нарушение правильности его функционирования, связанное с воздействием на него опасного производственного фактора, квалифицируется как несчастный случай на производстве.

Анализу несчастных случаев предшествует их классификация по причинам. Основные причины производственного травматизма могут быть следующие.

Технические причины, которые можно охарактеризовать как причины, не зависящие от уровня организации труда на предприятии, а именно: несовершенство технологических процессов, конструктивные недостатки оборудования, приспособлений, инструментов; недостаточная механизация тяжелых работ, несовершенство ограждений, предохранительных устройств, средств сигнализации и блокировок; прочностные дефекты материалов и т.п.

Организационные причины, которые целиком зависят от уровня организации труда на предприятии. К ним относятся: недостатки в содержании территории, проездов, проходов; нарушение правил эксплуатации оборудования, транспортных средств, инструмента; недостатки в организации рабочих мест; нарушение технологического регламента; нарушение правил и норм транспортировки, складирования и хранения материалов и изделий; нарушение норм и правил планово-предупредительного ремонта оборудования, транспортных средств и инструмента; недостатки в обучении рабочих безопасным методам труда; недостатки в организации групповых работ; слабый технический надзор за опасными работами; использование машин, механизмов и инструментов не по назначению; отсутствие или неприменение средств индивидуальной защиты и т.п.

Санитарно-гигиенические причины к которым можно отнести повышенное (выше ПДК) содержание в воздухе рабочих зон вредных веществ; недостаточное или нерациональное освещение; повышенные уровни шума, вибрации; неблагоприятные метеорологические условия, наличие различных излучений выше допустимых значений; нарушение правил личной гигиены и т.п.

Личностные (психофизиологические) причины, к которым можно отнести физические и нервно-психические перегрузки работающего.

Человек может совершать ошибочные действия из-за утомления, вызванного большими физическими (статическими или динамическими) перегрузками, умственным перенапряжением анализаторов (зрительного, слухового, тактильного), монотонностью труда, стрессовыми ситуациями, болезненным состоянием. К травме может привести несоответствие анатоме- физиологических и психических особенностей организма характеру выполняемой работы.

БИЛЕТ № 2

1. Понятие об испытании металлов. Зависимость свойств металлов от их структуры

Цель испытания материалов состоит в том, чтобы оценить качество материала, определить его механические и эксплуатационные характеристики и выявить причины потери прочности.

Химические методы. Химические испытания обычно состоят в том, что стандартными методами качественного и количественного химического анализа определяется состав материала и устанавливается наличие или отсутствие нежелательных и легирующих примесей.

Механические методы. Механические испытания обычно проводят для выяснения поведения материала в определенном напряженном состоянии. Такие испытания дают важную информацию о прочности и пластичности металла. В дополнение к стандартным видам испытаний может применяться специально разработанное оборудование, воспроизводящее те или иные специфические условия эксплуатации изделия. Механические испытания могут проводиться в условиях либо постепенного приложения напряжений (статической нагрузки), либо ударного нагружения (динамической нагрузки).

Виды напряжений. По характеру действия напряжения разделяются на растягивающие, сжимающие и сдвиговые. Скручивающие моменты вызывают особый вид сдвиговых напряжений, а изгибающие моменты - сочетание растягивающих и сжимающих напряжений (обычно при наличии сдвиговых). Все эти различные виды напряжений могут быть созданы в образце с помощью стандартного оборудования, позволяющего определять предельно допустимые и разрушающие напряжения.

Испытания на растяжение. Это - один из самых распространенных видов механических испытаний. Тщательно подготовленный образец помещают в захваты мощной машины, которая прикладывает к нему растягивающие усилия. Регистрируется удлинение, соответствующее каждому значению растягивающего напряжения. По этим данным может быть построена диаграмма напряжение - деформация. При малых напряжениях заданное увеличение напряжения вызывает лишь небольшое увеличение деформации, соответствующее упругому поведению металла. Наклон линии напряжение - деформация служит мерой модуля упругости, пока не будет достигнут предел упругости. Выше предела упругости начинается пластическое течение металла; удлинение быстро увеличивается до разрушения материала. Предел прочности при растяжении - это максимальное напряжение, которое металл выдерживает в ходе испытания. См. также МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Испытания на ударную вязкость. Один из самых важных видов динамических испытаний - испытания на ударную вязкость, которые проводятся на маятниковых копрах с образцами, имеющими надрез, или без надреза. По весу маятника, его начальной высоте и высоте подъема после разрушения образца вычисляют соответствующую работу удара (методы Шарпи и Изода).

Испытания на усталость. Такие испытания имеют целью исследование поведения металла при циклическом приложении нагрузок и определение предела выносливости материала, т.е. напряжения, ниже которого материал не разрушается после заданного числа циклов нагружения. Чаще всего применяется машина для испытания на усталость при изгибе. При этом наружные волокна цилиндрического образца подвергаются действию циклически меняющихся напряжений - то растягивающих, то сжимающих.

Испытания на глубокую вытяжку. Образец листового металла зажимается между двумя кольцами, и в него вдавливается шаровой пуансон. Глубина вдавливания и время до разрушения являются показателями пластичности материала.

Испытания на ползучесть. В таких испытаниях оценивается совместное влияние длительного приложения нагрузки и повышенной температуры на пластическое поведение материалов при напряжениях, не превышающих предела текучести, определяемого в испытаниях малой длительности. Надежные результаты могут быть получены лишь на оборудовании, обеспечивающем точный контроль за температурой образца и точное измерение очень малых изменений размеров. Длительность испытаний на ползучесть обычно составляет несколько тысяч часов.

Определение твердости. Твердость чаще всего измеряют методами Роквелла и Бринелля, при которых мерой твердости служит глубина вдавливания "индентора" (наконечника) определенной формы под действием известной нагрузки. На склероскопе Шора твердость определяется по отскоку бойка с алмазным наконечником, падающего с определенной высоты на поверхность образца. Твердость - очень хороший показатель физического состояния металла. По твердости данного металла зачастую можно с уверенностью судить о его внутренней структуре. Испытания на твердость часто берут на вооружение отделы технического контроля на производствах. В тех случаях, когда одной из операций является термообработка, нередко предусматривается сплошной контроль на твердость всей продукции, выходящей с автоматической линии. Такой контроль качества невозможно осуществить другими описанными выше методами механических испытаний.

Испытания на излом. В таких испытаниях образец с шейкой разрушают резким ударом, а затем излом исследуют под микроскопом, выявляя поры, включения, волосовины, флокены и сегрегацию. Подобные испытания позволяют приблизительно оценить размер зерна, толщину закаленного слоя, глубину цементации или разуглероживания и другие элементы гросс-структуры в сталях.

Оптические и физические методы. Микроскопическое исследование. Металлургический и (в меньшей степени) поляризационный микроскопы часто позволяют надежно судить о качестве материала и его пригодности для рассматриваемого вида применения. При этом удается определить структурные характеристики, в частности размеры и форму зерен, фазовые соотношения, наличие и распределение диспергированных инородных материалов.

Радиографический контроль. Жесткое рентгеновское или гамма-излучение направляется на испытуемую деталь с одной стороны и регистрируется на фотопленке, расположенной по другую сторону. На полученной теневой рентгено- или гаммаграмме выявляются такие несовершенства, как поры, сегрегация и трещины. Произведя облучение в двух разных направлениях, можно определить точное расположение дефекта. Такой метод часто применяется для контроля качества сварных швов.

Магнитно-порошковый контроль. Этот метод контроля пригоден лишь для ферромагнитных металлов - железа, никеля, кобальта - и их сплавов. Чаще всего он применяется для сталей: некоторые виды поверхностных и внутренних дефектов удается выявить нанесением магнитного порошка на предварительно намагниченный образец.

Ультразвуковой контроль. Если в металл послать короткий импульс ультразвука, то он частично отразится от внутреннего дефекта - трещины или включения. Отраженные ультразвуковые сигналы регистрируются приемным преобразователем, усиливаются и представляются на экране электронного осциллографа. По измеренному времени их прихода к поверхности можно вычислить глубину дефекта, от которого отразился сигнал, если известна скорость звука в данном металле. Контроль проводится весьма быстро и зачастую не требует выведения детали из эксплуатации.

Металлы представляют собой кристаллические тела с закономерным расположением атомов в узлах пространственной решетки.

Взаимное расположение зерен отдельных элементов и сплавов определяет структуру металлов и их свойства.

В условиях несвободной кристаллизации образующиеся кристаллы получают неправильные очертания и форму и называются кристаллитами или зернами. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства металлов: чем мельче зерна, тем прочнее металл.

2. Виды химико-термической обработки, цементация, азотирование, цианирование, алитирование и др.; их назначение

Химико-термическая обработка (ХТО) - процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.

Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой (твердой, жидкой, газообразной, плазменной), в которой осуществляется нагрев.

В результате изменения химического состава поверхностного слоя изменяются его фазовый состав и микроструктура,

Основными параметрами химико-термической обработки являются температура нагрева и продолжительность выдержки.

Цементация - химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950 oС.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %).

Нагрев изделий осуществляют в среде, легко отдающей углерод. Подобрав режимы обработки, поверхностный слой насыщают углеродом до требуемой глубины.

Глубина цементации (h) - расстояние от поверхности изделия до середины зоны, где в структуре имеются одинаковые объемы феррита и перлита ( h. = 1…2 мм ).

Степень цементации - среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно, не более 1, 2 %).

Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств цементита вторичного, сообщающего слою повышенную хрупкость.

На практике применяют цементацию в твердом и газовом карбюризаторе (науглероживающей среде).

Участки деталей, которые не подвергаются цементации, предварительно покрываются медью (электролитическим способом) или глиняной см.

Азотирование - химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом.

Впервые азотирование осуществил Чижевский И.П., промышленное применение - в двадцатые годы.

При азотировании увеличиваются не только твердость и износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость.

При азотировании изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак NH3 c определенной скоростью. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции: 2NH3 >2N+3H2. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия.

Фазы, получающиеся в азотированном слое углеродистых сталей, не обеспечивают высокой твердость, и образующийся слой хрупкий.

Для азотирования используют стали, содержащие алюминий, молибден, хром, титан. Нитриды этих элементов дисперсны и обладают высокой твердостью и термической устойчивостью.

Глубина и поверхностная твердость азотированного слоя зависят от ряда факторов, из которых основные: температура азотирования, продолжительность азотирования и состав азотируемой стали.

В зависимости от условий работы деталей различают азотирование :

Ш для повышения поверхностной твердости и износостойкости;

Ш для улучшения коррозионной стойкости (антикоррозионное азотирование).

В первом случае процесс проводят при температуре 500…560oС в течение 24…90 часов, так как скорость азотирования составляет 0,01 мм/ч. Содержание азота в поверхностном слое составляет 10…12 %, толщина слоя (h) - 0,3…0,6 мм. На поверхности получают твердость около 1000 HV. Охлаждение проводят вместе с печью в потоке аммиака.

Цианирование - химико-термическая обработка, при которой поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом.

Осуществляется в ваннах с расплавленными цианистыми солями, например NaCN с добавками солей NаCl, BaCl и др.

Глубина слоя и концентрация в нем углерода и азота зависят от температуры процесса и его продолжительности.

Цианированный слой обладает высокой твердостью 58…62 HRC и хорошо сопротивляется износу. Повышаются усталостная прочность и коррозионная стойкость.

Продолжительности процесса 0, 5…2 часа.

Высокотемпературное цианирование - проводится при температуре 800…950oС, сопровождается преимущественным насыщением стали углеродом до 0,6…1,2 %, (жидкостная цементация). Содержание азота в цианированном слое 0,2…0,6 %, толщина слоя 0,15…2 мм. После цианирования изделия подвергаются закалке и низкому отпуску. Окончательная структура цианированного слоя состоит из тонкого слоя карбонитридов Fe2(C, N), а затем азотистый мартенсит.

По сравнению с цементацией высокотемпературное цианирование происходит с большей скоростью, приводит к меньшей деформации деталей, обеспечивает большую твердость и сопротивление износу.

Нитроцементация - газовое цианирование, осуществляется в газовых смесях из цементующего газа и диссоциированного аммиака.

Состав газа температура процесса определяют соотношение углерода и азота в цианированном слое. Глубина слоя зависит от температуры и продолжительности выдержки.

Высокотемпературная нитроцементация проводится при температуре 830…950 oС, для машиностроительных деталей из углеродистых и малолегированных сталей при повышенном содержании аммиака. Завершающей термической обработкой является закалка с низким отпуском. Твердость достигает 56…62 HRC.

На ВАЗе 95 % деталей подвергаются нитроцементации.

Низкотемпературной нитроцементации подвергают инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (закалки и отпуска). Процесс проводят при температуре 530…570oС, в течение 1, 5…3 часов. Образуется поверхностный слой толщиной 0,02…0,004 мм с твердостью 900…1200 HV.

Нитроцементация характеризуется безопасностью в работе, низкой стоимостью.

Диффузионная металлизвция - химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами: алюминием, хромом, кремнием, бором и др.

При насыщении хромом процесс называют хромированием, алюминием - алитированием, кремнием - силицированием, бором - борированием.

Диффузионную металлизацию можно проводить в твердых, жидких и газообразных средах.

При твердой диффузионной метализации металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH4Cl). В результате реакции металлизатора с HCl или CL2 образуется соединение хлора с металлом (AlCl3, CrCl2, SiCl4), которые при контакте с поверхностью диссоциируют с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная метализация проводится погружением детали в расплавленный металл (например, алюминий).

Газовая диффузионная метализация проводится в газовых средах, являющихся хлоридами различных металлов.

Диффузия металлов протекает очень медленно, так как образуются растворы замещения, поэтому при одинаковых температурах диффузионные слои в десятки и сотни раз тоньше, чем при цементации.

Диффузионная металлизация - процесс дорогостоящий, осуществляется при высоких температурах (1000…1200oС) в течение длительного времени.

Одним из основных свойств металлизированных поверхностей является жаростойкость, поэтому жаростойкие детали для рабочих температур 1000…1200oС изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием или силицированием.

Исключительно высокой твердостью (2000 HV) и высоким сопротивлением износу из-за образования боридов железа (FeB, FeB2) характеризуются борированные слои, но эти слои очень хрупкие.

3. Виды литейных форм и область их применения

Фасонные отливки из металлических сплавов получают путем заполнения полости специально изготовленных форм расплавленным металлом (расплавом), который, затвердевая, образует отливку. В зависимости от многократности использования литейные формы разделяют на разовые и многократные.

Разовые литейные формы служат для одной заливки в них жидкого металла, т. е. для получения только одной отливки или нескольких, если форму используют для одновременного получения нескольких отливок. После затвердевания отливок такие формы разрушают. Разовые формы могут быть сухими, сырыми, подсушенными и химически твердеющими в зависимости от метода упрочнения форм (сушка, химическое твердение).

По толщине стенок разовые формы делят на толстостенные с толщиной стенок до 300 мм и более и оболочковые (см. рис. 11) с толщиной стенок от 5 до 15 мм. К разовым литейным формам относятся также неразъемные формы, изготовляемые по выплавляемым моделям, с толщиной стенок 2,5-5 мм (см. рис. 12).

Для изготовления разовых форм используют исходные формовочные материалы: кварцевые, кварцево-полевошпатовые и глинистые пески, различные связующие (глину, жидкое стекло, органические и неорганические крепители), противопригарные (тальк, графит, каменный уголь), высокоогнеупорные (магнезит, шамот, асбест), некоторые специальные (чугунную дробь, каустическую соду) и вспомогательные (модельные пудры, разделительные жидкости), клей и др. Из исходных формовочных материалов смешиванием их в определенных количествах и последовательности получают формовочные и стержневые смеси.

Формовочные смеси делят на облицовочные, наполнительные и единые. Смеси содержат неорганические материалы: кварцевый песок, огнеупорная глина. Из органических материалов добавляют: опилки, каменноугольную пыль, которые снижают пригар формовочной смеси к поверхности отливки.

Для форм мелких (до 100 кг) и средних (101 - 1000 кг) отливок используют единую смесь, которая полностью перерабатывается после каждого употребления.

Для форм крупных отливок (1001-5000 кг) применяют облицовочную и наполнительную смеси. Облицовочными называют такие смеси, которые непосредственно прилегают к поверхности отливки. Смесь приготовляют с применением свежих материалов, образующих в форме слой толщиной 20-50 мм. При заливке формы облицовочная смесь непосредственно соприкасается с расплавом и, следовательно, находится в тяжелых условиях. Поэтому она должна обладать высокой прочностью и огнеупорностью.

Наполнительные смеси применяют для изготовления остальной части формы. Эти смеси в основном состоят из смеси, поступившей после регенерации (переработка использованной формовочной смеси). Наполнительные смеси должны обладать достаточной газопроницаемостью- способностью в уплотненном состоянии пропускать сквозь себя газы.

Многократные литейные формы изготовляют из высокоогнеупорных материалов (шамота, графита, асбеста и др.). В них получают крупные стальные и чугунные отливки. Охлажденную отливку извлекают из формы, стараясь при этом как можно меньше ее повредить. После небольшого ремонта форму вновь используют. Такие формы выдерживают несколько десятков заливок. При необходимости после каждой заливки производят исправления.

Многократные литейные формы изготовляют также из стали и чугуна, а в отдельных случаях из алюминия. Металлические формы применяют в массовом и крупносерийном производстве для получения отливок центробежным или кокильным способом, методом вакуумного всасывания, выжимания и др. При литье под давлением используют стальные пресс-формы. В зависимости от температуры заливаемого расплава такие многократные формы выдерживают от нескольких десятков до десятков тысяч заливок.

4. Требования к освещенности рабочего места

Качество света определяется мощностью источника света, спектром излучения, его соответствию условиям выполняемой работы, отдыха и т.д. А если сказать кратко, то это правильная эксплуатация безопасных и соответствующих своему назначению источников освещения.

Для условий трудовой деятельности различают три основных вида освещения: естественное (только за счет солнечного света, инсоляции), искусственное (используются только искусственные источники света и освещения) и совмещенное (иногда называют смешанным), когда недостаточное естественное освещение дополняется искусственным светом.

Высокая зрительная работоспособность и производительность труда тесно связаны между собой рациональным производственным освещением. И основные требования к освещению на рабочем месте вне зависимости от источника света должны быть следующими:

- достаточность освещения, что должно обеспечить комфортные условия для общей работоспособности и оптимальные уровни яркости для работы зрительного анализатора;

- обеспечение безопасного выполнения работы;

- равномерность освещения во времени и пространстве, чтобы предметы и объекты, имеющие разную отражательную способность и значительную яркость, воспринимались органом зрения в полном объеме.

Зрительная работоспособность характеризует количественную оценку способности человека заметить, опознать и выполнить работу по обработке детали, находящейся в поле зрения, с учетом скорости, точности и качества восприятия. Работоспособность зрительного анализатора зависит от характеристик задания (размер, форма, положение, цвет, коэффициенты отражения деталей и фона) и способности восприятия, на которую влияют условия освещения, а также от таких параметров, как прямая или отраженная блескость, неравномерность освещенности и др.

Следствием работы в плохих условиях освещения (недостаточные уровни, различные отвлекающие внимание помехи и т.п.), а также в результате утомления из-за прилагаемых усилий для опознания недостаточно четких или сомнительных объектов, сигналов может быть зрительная усталость, снижение работоспособности органа зрения.

А выполнение зрительной работы, особенно длительной и напряженной, при недостаточных количественных и качественных характеристик и параметров освещенности может вести к развитию ряда нарушений и заболеваний органа зрения. Наиболее часто отмечаются такие нарушения и дефекты зрения, как близорукость (ложная и истинная - миопия), дальнозоркость (истинная - гиперметропия и старческая - пресбиопия). В ряде случаев раннее развитие пресбиопии иногда рассматривают как производственно обусловленную или профессиональную патологию. При нарушении функционирования зрительной системы организма происходят изменения адаптации (процесс приспособления глаза к яркости, цвету или конечное состояние этого процесса), аккомодации (процесс фокусировки глаза, обеспечивающий максимальную остроту зрения при изменении расстояния до объекта различения).

Исключение вредного воздействия освещения достигается обеспечением его нормируемых параметров путем правильного выбора системы освещения, источников света, светильников, правильного устройства осветительных установок и их эксплуатации.

Производственное освещение классифицируется в зависимости от источников света на:

Естественное - освещение помещений светом неба (прямым и отраженным), проникающим через световые проемы наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение в зависимости от места расположения световых проемов подразделяется на:

Боковое (через световые проемы в наружных стенах здания)

Верхнее (через световые фонари и световые проемы в стенах в местах перепада высот здания);

Естественное комбинированное (сочетание бокового и верхнего естественного освещения).

Условия естественного освещения характеризуются относительной величиной, показывающей во сколько раз освещенность внутри помещения (Евн) меньше освещенности снаружи здания (Енар) Эта относительная величина называется коэффициентом естественной освещенности (КЕО) и выражается в процентах (%). Нормированные значения КЕО определяются с учетом характера зрительной работы по нормам СНиП 23-05-95.

Требования к естественному освещению жилых и общественных зданий в зависимости от назначения помещения изложены в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Без естественного освещения допускается использовать помещения, размещение которых предусмотрено нормативными актами (СНиП 23-05-95).

Искусственное освещение:

Рабочее освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и местах производства работ вне зданий.

Аварийное - предусматривается при отключении рабочего освещения.

Эвакуационное - освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормального освещения. Предусматривается в проходах и лестницах служащих путями эвакуации людей. (не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк - на территории).

Освещение безопасности - освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Предусматривается в помещениях, где отсутствие рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, нарушение технологического процесса и т.д. (2 лк внутри зданий, 1 лк на территории).

Охранное - предусматривается вдоль границ территории, охраняемых в ночное время. (Не менее 0,5 лк на уровне земли.)

Дежурное - освещение в нерабочее время.

Светильники освещения безопасности могут использоваться для эвакуационного освещения. Для аварийного освещения следует применять лампы накаливания, люминесцентные лампы, разрядные лампы высокого давления.

По исполнению искусственное освещение бывает двух систем:

Общее - равномерное распределение светильников по всей площади помещения и локализованное - с учетом размещения оборудования и рабочих мест.

Комбинированное - когда к общему освещению добавляется местное.

Местное освещение - освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Применение одного местного освещения недопустимо.

Для производственных помещений, в которых выполняются работы повышенной точности, применяют совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Совмещенное освещение помещений производственных зданий следует предусматривать:

для производственных помещений, в которых выполняются работы I - III разрядов (разряды высокой точности);

если не обеспечивается нормированное значение КЕО;

в соответствии с нормативными требованиями отдельных отраслей промышленности.

5. Техническое расследование причин аварии

Техническому расследованию подлежат причины аварий, приведших к:

- разрушению сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, указанных в приложении 1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116-ФЗ; - неконтролируемым взрывам и (или) выбросам опасных веществ.

По каждому факту возникновения аварии на опасном производственном объекте производится техническое расследование ее причин.

Техническое расследование аварии направлено на установление обстоятельств и причин аварии, размера причиненного вреда, разработку мер по устранению ее последствий и мероприятий для предупреждения аналогичных аварий на данном и других опасных производственных объектах.

Техническое расследование причин аварии производится специальной комиссией, возглавляемой представителем территориального органа Ростехнадзора России. В состав комиссии включаются по согласованию представители: соответствующих федеральных органов исполнительной власти, которым в установленном порядке предоставлено право осуществлять отдельные функции нормативно-правового регулирования, специальные разрешительные, контрольные или надзорные функции в области промышленной безопасности, либо их территориальных органов, субъекта Российской Федерации и (или) органа местного самоуправления, на территории которых располагается опасный производственный объект, организации, эксплуатирующей опасный производственный объект, вышестоящего(щей) органа (организации) (при наличии таковых), территориального объединения профсоюзов, страховых компаний (обществ) и других представителей в соответствии с действующим законодательством.

Комиссия назначается приказом по территориальному органу Ростехнадзора России.

В зависимости от конкретных обстоятельств (характера и возможных последствий аварии ) специальная комиссия может быть создана по решению Ростехнадзора России во главе с его представителем. В состав специальной комиссии могут быть также включены представители местных органов и профсоюзов.

В соответствии со статьей 12 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» Президент Российской Федерации или Правительство Российской Федерации могут принимать решение о создании государственной комиссии по техническому расследованию причин аварии и назначать председателя указанной комиссии.

Комиссия по техническому расследованию причин аварии должна незамедлительно приступить к работе и в течение 10 дней составить акт расследования и другие необходимые документы и материалы.

Акт расследования подписывается всеми членами комиссии. Срок расследования может быть увеличен органом, назначившим комиссию в зависимости от характера аварии и необходимости проведения дополнительных исследований и экспертиз.

Комиссия по техническому расследованию причин аварии может привлекать к расследованию экспертные организации или их специалистов экспертов и специалистов в области промышленной безопасности, изысканий, проектирования, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, изготовления оборудования, страхования и в других областях.

Для проведения экспертизы причин и характера разрушений сооружений и (или) технических устройств решением комиссии по техническому расследованию аварии могут образовываться экспертные комиссии. Заключения экспертных комиссий представляются комиссии по расследованию аварии и прилагаются в качестве материалов расследования.