БИЛЕТ № 3

1. Основные сведения о производстве чугуна. Литейные чугуны: серый, белый, ковкий и высокопрочный

Исходным сырьем для получения чугуна являются железные руды, металлический лом и флюсы.

Железная руда - порода, содержащая различные количества железа в виде химических соединений с кислородом, серой и другими веществами.

Чаще всего чугун получают из магнитного железняка Fe304, содержащего до 72% железа, и красного железняка 2Fe203-3H20, содержащего до 70% железа в виде Fе2О3.

Кроме того, чугун получают также из руд, содержащих, помимо железа, легирующие примеси - хром, никель, титан, марганец и др.

К руде в процессе плавки для понижения температуры плавления пустой породы с целью отделения ее от металла прибавляют флюсы или плавни.

Флюсы бывают основными и кислыми. В качестве флюсующих материалов, образующих сплав с кремнеземом и глиноземом, служат породы, содержащие СаС03 и MgC03, Если пустой породой в руде является известняк, флюсом служат кремнеземистые породы (кислый флюс). Введенные в шихту доменной печи флюсы, образуя с пустой породой руды сплав, отделяются от металла в виде шлаков. В среднем выход шлаков составляет 60-80% от выплавленного чугуна.

При производстве чугуна топливом служат в основном кокс, термоантрацит, природный газ. Чугун представляет собой сплав железа с углеродом (более 2%). В чугун входят полезные (Si, Мл) и вредные (Р, S) примеси. Выплавляют чугун в доменных печах, представляющих собой вертикальную металлическую шахту, футерованную внутри огнеупорным кирпичом с высоким содержанием глинозема.

Доменная печь состоит из колошника, шахты, распара, горна с подом. Внизу горна имеется летка для выпуска чугуна, над ней - отверстие для выпуска шлаков. Топливо горит у фурм, подающих воздух, нагретый в воздухонагревателях. В начале горения выделяется С02, который затем переходит в СО, расходуемый частично на восстановление железа. Выйдя из домны, СО проходит газоочиститель и используется в качестве горючего газа для нужд завода и для подогрева воздуха, поступающего в фурмы через специальные воздухонагреватели (кауперы).

Загружают домну шихтой (рудой, флюсом, топливом) чередующимися слоями - колошами. В настоящее время шихта доменных печей на три четверти состоит из агломерата, а на некоторых заводах в домны загружают офлюсованный агломерат. Применение офлюсованного агломерата вместо обычного - важное средство увеличения производительности домен и снижения удельного расхода кокса. В процессе работы шихта внутри печи опускается вниз, а домну сверху наполняют новыми порциями шихты. Горячие газы из горна движутся по шахте вверх, нагревают сырье и удаляют из него влагу. Руда, опускаясь вниз, восстанавливается окисью углерода и твердым углеродом до закиси железа FeO, а в дальнейшем - в железо. Железо, насыщаясь углеродом, переходит в карбид железа, который, растворяясь в железе, понижает температуру сплава.

Одновременно с восстановлением железа восстанавливаются кремний, фосфор, марганец и другие примеси, которые частично входят в состав чугуна. Шлак, благодаря тому, что он легче чугуна (плотность чугуна (7,8)103 кг/м3, шлаков от 2,3 o 103 до 3 o 103 кг/м3), образует слой над чугуном, предохраняющий его от окисления и охлаждения, так как он нагрет до более высокой температуры, чем металл.

Жидкий чугун выпускают в ковши, откуда его выливают в формы или миксеры (сборники-смесители, где сплав сохраняется некоторое время в жидком состоянии).

Полученные в печах чугуны разделяют на литейные и передельные. Литейные чугуны применяют для производства чугунных отливок, передельные - для производства стали.

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 %. углерода. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.

Белый чугун, в котором весь углерод (2,0...3,8%) находится в связанном состоянии в виде Fe3C (цементита), что и определяет его свойства: высокие твердость и хрупкость, хорошую сопротивляемость износу, плохую обрабатываемость режущими инструментами. Белый чугун применяют для получения серого и ковкого чугуна и стали.

Серый чугун содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома серым. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит. В зависимости от преобладающей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.

Свойства серого чугуна зависят от режима охлаждения и наличия некоторых примесей. Например, чем больше кремния, тем больше выделяется графита, а потому чугун делается мягче. Серый чугун имеет умеренную твердость и легко обрабатывается режущими инструментами. Серый чугун, применяемый в строительстве, должен иметь предел прочности при растяжении не менее 120 МПа, а предел прочности при изгибе 280 МПа.

Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для полов, станины и корпусные детали станков, головки и поршни двигателей, зубчатые колеса и другие детали.

Ковкий чугун получают после длительного отжига % белого чугуна при высоких температурах, когда цементит почти полностью распадается с выделением свободного углерода на ферритной или перлитной основе. Углеродные включения имеют округлую форму. В отличие от серых ковкие чугуны являются более прочными и пластичными и легче обрабатываются.

Высокопрочные (модифицированные) чугуны значительно превосходят обычные серые по прочности и обладают некоторыми пластическими свойствами. Их применяют для отливок ответственных деталей.

При испытании серого и высокопрочного чугунов определяют предел прочности при растяжении, изгибе и сжатии, а при испытании ковкого чугуна - предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость.

При маркировке серого и модифицированного чугуна, например СЧ12-28, первые две цифры обозначают предел прочности при растяжении, последующие две - предел прочности при изгибе.

2. Формовочные материалы и их приготовление

Для изготовления форм и стержней приготовляют смеси из многих природных материалов. Смеси, приготовленные из них, называют формовочными. Формовочные материалы подразделяются на основные (пески и глины) и вспомогательные (связующие крепители, противопригарные материалы и т.д.). Формовочные пески представляют собой материалы минерального происхождения, образующиеся в результате разрушения горных пород и состоят в основном из зерен кварца (SiO2) с примесями (глины, извести, слюды и т.д.). Пески, содержащие до 2% глины называются кварцевыми, а до 50% глины - глинистыми. Формовочная смесь состоит из кварцевого песка, глины, воды, связующих крепителей и противопригарных материалов.

Кварцевый песок является основным компонентом формовочной смеси и разделяется по классам, группам, сорту и т.д. Глина применяется в смеси для связывания песка в общую массу при некотором добавлении воды ( формовочная смесь - влажная). Вспомогательные материалы (крепители, краски, жидкое стекло и т.д.) применяются для придания формовочной смеси достаточной пластичности, прочности, податливости, газопроницаемости, огнеупорности.

По назначению формовочные смеси разделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочная смесь непосредственно соприкасается с металлом, поэтому она должна обладать наиболее высокими свойствами.

Наполнительные смеси служат для заполнения остальной части формы.

Единые смеси применяются для изготовления всей формы при машинной формовке.

Подготовка формовочных материалов состоит из сушки, дробления и просеивания. Для сушки песка и глины применяется различное оборудование в зависимости от объема производства: тарельчатые вертикальные сушила, горизонтальные барабанные сушила и т.д. Дробление глины и размол производят на специальных дробилках и вращающихся барабанах с металлическими шарами. Просеивание производится на встряхивающих или барабанных ситах. Для придания формовочным и стержневым смесям определенных физико-механических свойств их приготавливают в строгой пропорции по каждому компоненту.

Например, для чугунного литья при формовке в сырую применяют смесь следующего состава: глина 8-10%, отработанная смесь и каменный уголь 1-8%, вода 4-5%, остальное - кварцевый песок. Для стального литья добавляют крепитель: сульфитно-спиртовую барду до 1,5%. Химически твердеющие смеси приготовляют с добавками жидкого стекла в определенной пропорции. Процесс приготовления формовочных и стержневых смесей заключается в перемешивании компонентов (песка, глины, крепителей, воды и т.д.) на специальном оборудовании - бегунах.

3. Цветные металлы; их основные свойства и применение

Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы.

Медь - металл красноватого цвета, отличающийся высокой теплопроводностью и стойкостью против атмосферной коррозии. Прочность невысокая: ув = 180...240 МПа при высокой пластичности д>50%.

Латунь - сплав меди с цинком (10...40 %), хорошо поддается холодной прокатке, штамповке, вытягиванию ув=250...400 МПа, д=35...15%. При маркировке латуней (Л96, Л90,..., Л62) цифры указывают на содержание меди в процентах. Кроме того, выпускают латуни многокомпонентные, т.е. с другими элементами (Мn, Sn.Pb.Al).

Бронза - сплав меди с оловом (до 10%), алюминием, марганцем, свинцом и другими элементами. Обладает хорошими литейными свойствами (вентили, краны, люстры). При маркировке бронзы Бр.ОЦСЗ-12-5 отдельные индексы обозначают: Бр - бронза, О - олово, Ц - цинк, С - свинец, цифры 3, 12, 5 - содержание в процентах олова цинка, свинца. Свойства бронзы зависят от состава: ув=150...2Ю МПа, д=4...8%, НВ60 (в среднем).

Алюминий - легкий серебристый металл, обладающий низкой прочностью при растяжении - ув =80...100 МПа, твердостью - НВ20, малой плотностью - 2700 кг/м3, стоек к атмосферной коррозии. В чистом виде в строительстве применяют редко (краски, газообразователи, фольга). Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки (Мn, Сn, Mg, Si, Fe) и используют некоторые технологические приемы. Алюминиевые сплавы делят на литейные, применяемые для отливки изделий (силумины), и деформируемые (дюралюмины), идущие для прокатки профилей, листов и т.п.

Силумины - сплавы алюминия с кремнием (до 14%), они обладают высокими литейными качествами, малой усадкой, прочностью ув = 200 МПа, твердостью НВ50...70 при достаточно высокой пластичности д=5...10%. Механические свойства силуминов можно существенно улучшить путем модифицирования. При этом увеличивается степень дисперсности кристаллов, что повышает прочность и пластичность силуминов.

Дюралюмины-- сложные сплавы алюминия с медью (до 5,5 %), кремнием (менее 0,8 %), марганцем (до 0,8 %), магнием (до 0,8 %) и др. Их свойства улучшают термической обработкой (закалкой при температуре 500...520°С с последующим старением). Старение осуществляют на воздухе в течение 4...5 сут при нагреве на 170СС в течение 4...5 ч.

Термообработка алюминиевых сплавов основана на дисперсном твердении с выделением твердых дисперсных частиц сложного химического состава. Чем мельче частицы новообразований, тем выше эффект упрочнения сплавов. Предел прочности дюралюминов после закалки и старения составляет 400...480 МПа и может быть повышен до 550...600 МПа в результате наклепа при обработке давлением.

В последнее время алюминий и его сплавы все шире применяют в строительстве для несущих и ограждающих конструкций. Особенно эффективно применение дюралюминов для конструкций в большепролетных сооружениях, в сборно-разборных конструкциях, при сейсмическом строительстве, в конструкциях, предназначенных для работы в агрессивной среде. Начато изготовление трехслойных навесных панелей из листов алюминиевых сплавов с заполнением пенопластовыми материалами. Путем введения газообразователей можно создать высокоэффективный материал пеноалюминий со средней плотностью 100...300 кг/м3. йг

Все алюминиевые сплавы поддаются сварке, но она осуществляется более трудно, чем сварка стали, из-за образования тугоплавких оксидов Аl2О3.

Особенностями дюралюмина как конструкционного сплава являются: низкое значение модуля упругости, примерно в 3 раза меньше, чем у стали, влияние температуры (уменьшение прочности при повышении температуры более 400°С и увеличение прочности и пластичности при отрицательных температурах); повышенный примерно в 2 раза по сравнению со сталью коэффициент линейного расширения; пониженная свариваемость.

Титан за последнее время начал применяться в разных отраслях техники благодаря ценным свойствам: высокой коррозионной стойкости, меньшей плотности (4500 кг/м3) по сравнению со сталью, высоким прочностным свойствам, повышенной теплостойкости. На основе титана создаются легкие и прочные конструкции с уменьшенными габаритами, способные работать при повышенных температурах.

4. Деятельность в области промышленной безопасности

Промышленная безопасность, промышленная безопасность опасных производственных объектов -- состояние защищённости жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий.

Промышленная безопасность не является составной частью охраны труда. Можно сказать, что это пересекающиеся множества. Основная цель промышленной безопасности - предотвращение и/или минимизация последствий аварий на опасных производственных объектах. Авария - разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ. Основная цель охраны труда - сохранение жизни и здоровья работников. Т.е. вполне возможны аварии, которые не причиняют вред жизни и здоровью работников, и, наоборот, вред жизни и здоровью работников может быть причинен без аварий.

Организации, осуществляющие деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов:

Ш обеспечивают выполнение требований промышленной безопасности, содержащиеся в федеральных законах и иных нормативных правовых актах Российской Федерации и в нормативных технических документах, принятых в установленном порядке;

Ш обеспечивают выполнение государственных нормативных требований охраны труда, содержащихся в нормативных правовых актах Госгортехнадзора России, принятых в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 23.05.2000 N 399 "О нормативных правовых актах, содержащих государственные нормативные требования охраны труда" (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, N 22, ст. 2314);

Ш обеспечивают подготовку и аттестацию работников в области промышленной безопасности в порядке, установленном Госгортехнадзором России;

Ш имеют нормативные правовые акты и нормативные технические документы, устанавливающие требования промышленной безопасности;

Ш выполняют распоряжения и предписания Госгортехнадзора России, его территориальных органов и должностных лиц, отдаваемые ими в

В целях обеспечения промышленной безопасности в рамках общей системы управления организацией может осуществляться внутренний контроль соблюдения требований промышленной безопасности, к основным элементам которого относятся: обязанности руководства организации по соблюдению требований промышленной безопасности; наличие и реализация политики организации в области промышленной безопасности; распределение обязанностей и ответственности в области обеспечения промышленной безопасности между руководством организации, специалистами и структурными подразделениями; наличие нормативных документов по промышленной безопасности, а также соответствующих методических и организационных документов организации.

Организации обязаны иметь лицензии, выданные Госгортехнадзором России.

5. Химические и подручные средства пожаротушения, правила их использования и хранения

К противопожарным средствам относятся стационарные и передвижные средства пожаротушения. Передвижные средства пожаротушения находятся в ведении городской пожарной службы при МЧС, а стационарные средства пожаротушения находятся в ведении административных органов предприятий организаций, кооперативов, фирм и других юридических формирований независимо от форм собственности.

К стационарным средствам пожаротушения относятся огнетушители (пенные, углекислотные, порошковые), специальные установки, пожарные гидранты, пожарные краны, пожарные рукава со специальными наконечниками (стволами) и соединительными муфтами (гайками), специальные ящики с песком и лопатой, специальные пожарные щиты с инвентарем, войлочные и асбестовые специальные одеяла и кошма 2ґ2 м, а также другие подручные средства пожаротушения (лом, багор, лопата, бочка с водой, ведро и т.д.).

К средствам связи, обеспечивающим своевременную и быструю информацию о возникновении загорания или пожара, а также вызова пожарной машины города являются телефон (0-01 для Технического блока, 01 - для Гуманитарного блока) и пожарная сигнализация, устанавливаемая в некоторых особо ценных местах, помещениях, участках. Могут устанавливаться специальные противопожарные установки, автоматически срабатывающими на очаги пожара при его возникновении.

Водопроводная сеть, на которой устанавливается пожарное оборудование, должна обеспечивать требуемый напор и пропускать расчетное количество воды для пожаротушения.

Специальные пожарные установки должны находиться в исправном состоянии и готовности к применению в случае возникновения пожара.

У места расположения пожарного гидранта должен быть установлен световой или другой указатель с нанесением букв «ПГ», его номер, расстояние в метрах до его расположения должны быть указано на стене здания.

Пожарные гидранты и пожарные краны должны не реже чем один раз в год подвергаться техническому обслуживанию и проверяться на работоспособность посредством пуска воды.

Пожарные краны внутреннего противопожарного водопровода во всех помещениях необходимо оборудовать рукавами и стволами, заключенными в шкафы, которые пломбируются. Покраска шкафов должна соответствовать требованиям ГОСТа 12.4.026-76 и 12.4.009-75.

Пожарные рукава должны быть сухими, хорошо скатанными и присоединенными к кранам и стволам. На дверце шкафа пожарного крана должны быть указаны: буквенные индекс «ПК», порядковый номер пожарного крана, например: «8», номер телефона вызова пожарной охраны.

Производственные, административные, складские и вспомогательные помещения должны быть обеспечены средствами пожаротушения и связи (пожарная сигнализация по необходимости и телефон) для немедленного вызова пожарной охраны в случае возникновения пожара.

Ответственность за содержание и ремонт пожарного оборудования, средств связи, сигнализации несут руководители структурных подразделений и назначенные приказом (распоряжением) должностные лица, ответственные за пожарную безопасность помещения, участника, здания, лаборатории, мастерских.

Средства пожаротушения и пожарный инвентарь должны быть окрашены в соответствии с требованиями ГОСТА 12.2.026-76 и 12.4.009-75.

Доступ к огнетушителям и другим средствам пожаротушения должны быть всегда свободными с выполнением следующих требований:

-не допускается устанавливать огнетушители на путях эвакуации людей, кроме случая размещения их в нишах;

-размещение огнетушителей не должно быть выше 1, 5 м от уровня полы и не менее 1,2 м от края двери при ее открытии;

-огнетушитель должен быть установлен так, чтобы надпись на нем была расположена удобно для изучения и чтения.

Порядок пользования огнетушителями и подручными средствами пожаротушения.

Успех использования огнетушителей зависит не только от их исправного состояния, но и от того, насколько работники знакомы с принципом и особенностью их применения. Изучать руководства по применению, надписи и пиктограммы на корпусах огнетушителей, показывающие порядок приведения их в действие, следует не в случае пожара, а в спокойных условиях регулярных противопожарных инструктажей. Необходимо предоставить возможность каждому работнику не только подержать в руках огнетушитель (оценить его вес и свои возможности), но и попробовать снять его с подвесных кронштейнов.

Самыми распространенными типами огнетушителей на сегодняшний день являются: порошковые огнетушители (ОП), углекислотные ОУ) и воздушно-пенные огнетушители (ОВП). Принцип приведения в действие этих типов огнетушителей одинаковый:

Ш необходимо сорвать пломбу и вынуть блокирующий фиксатор (предохранительную чеку), затем следует ударить рукой по кнопке запускающего устройства огнетушителя, и направить огнетушащее вещество через ствол, насадку, раструб или шланг на очаг горения.

Особенность применения огнетушителей порошкового типа заключается в том, что в замкнутом пространстве помещений проход через зону выброса мелкодисперсного порошка становится невозможным: порошок забивает глаза, дыхательные пути. Допускается тушить порошковыми огнетушителями оборудование, находящееся под напряжением до 1000В., даже без предварительного обесточивания.

Особенность применения огнетушителей углекислотного типа в том, что углекислота не причиняет порчи объекту тушения, обладает хорошим диэлектрическими свойствами (возможно тушение электрооборудования под

напряжением до 1000В) Однако, применение двуокиси углерода имеет и недостатки : охлаждение металлических деталей и раструба огнетушителя достигает минус 60оС; в замкнутом пространстве помещений происходит заметное снижение содержания кислорода и увеличение доли углекислого газа, что может вызвать удушье и потерю сознания.

Особенностью применения огнетушителей воздушно-пенного типа является то, что ими категорически запрещается тушить электрооборудование под напряжением без предварительного обесточивания (воздушно-механическая пена включает в свой состав воду и не обладает диэлектрическими свойствами).

Химические пенные огнетушители (ОХП 10) и другие устаревшие модели огнетушителей, приводимые в действие путем их переворачивания, в настоящее время сняты с производства и должны быть исключены из всех инструкций и рекомендаций по пожарной безопасности.

Особенность применения песка для тушения разлитых горючих жидкостей (керосин, бензин, масла, смолы, клеи, краски и др.) заключается в том, что насыпать песок следует не в очаг горения (иначе произойдет разбрызгивание и растекание горящей жидкости), а главным образом по внешней кромке горящей зоны, стараясь окружить песком место горения. Затем при помощи лопаты покрыть горящую поверхность слоем песка, который впитает жидкость и собьет огонь.

Асбестовое полотно, грубошерстные ткани или войлок (кошма, покрывало из негорючего материала) эффективно используются для изоляции очага горения от доступа воздуха, но безопасно могут применяться лишь при небольшом очаге горения - на площади не более 50% от площади применяемого полотна.

БИЛЕТ № 4

1. Термическая обработка чугуна. Виды термической обработки серого чугуна: низкотемпературный отжиг, объемная и поверхностная закалка, отпуск

Термическую обработку чугунов проводят с целью снятия внутренних напряжений, которые возникают при литье и вызывают изменения размеров и формы отливки с течением времени, снижение твёрдости и улучшение обрабатываемости резанием, повышение механических свойств.

Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки (азотированию, алитированию, хромированию.

Отжигу для снятия внутренних напряжений подвергают чугуны при следующих температурах:

Ш серый чугун с пластинчатым графитом 500 -570оС;

Ш высокопрочный с шаровидным графитом 550 - 650оС;

Ш низколигированный 570 - 600оС;

Ш высоколигированный чугун (типа нирезист) 620 - 650оС1.

Нагрев медленный со скоростью 70 - 100оС/ час, выдержка при температуре нагрева зависит от массы и конструкции отливки и составляет от 1-го до 8-ми часов. Охлаждение до 250оС (для предупреждения возникновения термических напряжений) медленное, со скоростью 20 - 50оС /ч, что достигается охлаждением отливки вместе с печью. Далее отливки охлаждают на воздухе.

При этом отжиге фазовых превращений не происходит, а снимаются внутренние превращения, повышается вязкость, исключается коробление и образование трещин в процессе эксплуатации.

При закалке чугуна превращения аналогичны превращениям, происходящим при закалке стали. Но в связи с наличием в чугуне включений графита закалка чугунов имеет следующие особенности.

1. Закалка проводится из двухфазного аустенито-графитного состояния.

2. При нагреве происходит растворение графита в аустените, в связи с чем, несмотря на различную исходную структуру чугуна, превращению при охлаждении подвергается аустенит с эвтектоидной или заэвтектоидной концентрацией углерода.

3. При растворении графита в зонах, удалённых от мест контакта аустенита с графитом, концентрация углерода меньше.

4. Ликвация при нагреве под закалку не устраняется.

Закалке подвергают серый, ковкий и высокопрочный чугун для повышения твёрдости, прочности и износостойкости. По способу выполнения закалка чугуна может быть объёмной непрерывной, изотермической и поверхностной.

При объёмной непрерывной закалке чугун нагревают под закалку (медленно для отливок сложной конфигурации) до температуры на 40 - 60оС выше интервала превращения (обычно до 850 - 930оС) с получением структуры аустенит и графит. Затем дают выдержку для прогрева и насыщения аустенита углеродом; выдержка тем длиннее, чем больше феррита и меньше перлита, например, 10 - 15 мин для перлитных чугунов и до 1,5 - 2 часа для ферритных чугунов. Отливки охлаждают в воде (простой конфигурации) или в масле (сложной конфигурации).

Отпуск проводится с целью снятия термических напряжений, повышения твёрдости, прочности и износостойкости. Нагрев проводят медленный для сложных изделий до температуры 150 - 300оС для деталей работающих на износ или 400 - 600оС, затем дают выдержку 1 - 3 часа. Охлаждение проводят на воздухе.

Для стабилизации размеров литых чугунных деталей, предотвращения коробления и снятия внутренних напряжений применяют старение.

Различают два вида старения: естественное и искусственное.

Естественное старение осуществляется на открытом воздухе или в помещении склада. Изделия после литья выдерживаются в течение 6 - 15 месяцев. При естественном старении снижение напряжений в отливках составляет 3 - 10 %.

2. Маркировка, химический состав, механические и технологические свойства; область применения различных цветных сплавов

К цветным металлам относятся медь, алюминий, магний, титан, свинец, цинк и олово, которые обладают ценными свойствами и применяются в промышленности, несмотря на относительно высокую стоимость. Иногда, когда это возможно, цветные металлы заменяют черными металлами или неметаллическими материалами (например, пластмассами).

Выделяют следующие группы цветных металлов и сплавов: легкие металлы и сплавы (с плотностью 3.0 г/см3); медные сплавы и специальные цветные сплавы - мельхиор, незильбер, драгоценные сплавы и т. д.

В промышленности по применению медь занимает одно из первых мест среди цветных металлов. Свойства меди - высокая пластичность, электропроводность, теплопроводность, повышенная коррозионная стойкость. Медь используется в электромашиностроении, изготовлении кабелей и проводов для передачи электроэнергии и служит основой для изготовления различных сплавов, широко применяемых в машиностроении.

Алюминий - легкий металл, который обладает высокой пластичностью, хорошей электропроводностью и коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления электропроводов, посуды, для предохранения других металлов и сплавов от окисления путем плакирования. В машиностроении чистый алюминий применяется мало, потому что имеет невысокие механические свойства. Алюминий является основой для получения многих сплавов, широко применяемых в самолетостроении, авто- и вагоностроении, приборостроении. Алюминиевые сплавы бывают деформированными (упрочняемые при помощи термической обработки и не упрочняемые) и литейными. Дюралюминий - самый распространенный сплав, который используется в деформированном виде и укрепляется при помощи термической обработки.

Магний является наиболее распространенным металлом, имеет серебристо-белый цвет. Большое преимущество магния состоит в том, что это очень легкий металл. Главным недостатком является его малая стойкость против коррозии. Чистый магний не нашел распространения в технике, но применяется в качестве основы для производства легких сплавов.

Установлены следующие марки цветных металлов (ГОСТ):

алюминий - АВ1, АВ2, АОО, АО, А1, А2 и А3;

медь - МО, М1, М2, МЭ, М4;

олово - 01, 02, ОЭ и 04; свинец - СВ, СО, С1, С2, С3, С4;

цинк - ЦВ, ЦО, Ц1, Ц2, Ц3, Ц4;

магний - Мг1, Мг2.

Латуни. По сравнению с чистой медью латуни имеют большую прочность, пластичность и твердость, они более жидкотекучи и коррозионностойки.

Кроме простой латуни, применяются специальные латуни с добавками железа, марганца, никеля, олова, кремния. Количество легирующих компонентов в специальных латунях не превышает 7-8%. Специальные латуни имеют повышенные механические свойства; некоторые из них по прочности не уступают среднеуглеродистой стали.

По ГОСТу латуни обозначаются буквой Л и цифрой, которая указывает количество меди в сплаве.

Обозначение легирующих компонентов следующее: Ж - железо; Н - никель; О - олово; К - кремний; С - свинец. Количество легирующего компонента указывается цифрами.

Латуни бывают литейные (применяемые для фасонного литья) и подвергаемые обработке давлением. Латунь применяют для изготовления листов, проволоки, гильз, штампованной арматуры, посуды.

Бронзы бывают: оловянные, алюминиевые, кремнистые, никелевые. Оловянные бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошей жидкотекучестью и повышенными антифрикционными свойствами. Из них изготовляют отливки. Простые оловянные бронзы применяются редко, так как введением дополнительных элементов (цинка, свинца, никеля) можно достигнуть лучших свойств при меньшем содержании дефицитного олова.

По ГОСТу оловянные бронзы маркируются буквами БрО и цифрой, которая показывает содержание олова; последующие буквы и цифры показывают наличие и количество в бронзе дополнительных элементов. Для обозначения дополнительных элементов применяют те же буквы, что и при маркировке специальной латуни; цинк обозначается буквой Ц, а фосфор буквой Ф.

Олово - дорогой металл и в практике применяется редко. Заменителями оловянной бронзы являются алюминиевая, кремнистая, марганцовая и другие бронзы.

Алюминиевая бронза применяется с содержанием до 11 % А1. По структуре бронза в основном (до 9,7 % А1) однофазная и представляет твердый раствор алюминия в меди. По механическим свойствам алюминиевая бронза лучше оловянной, она обладает пластичностью, коррозийной стойкостью и износоупорностью.

Недостаток - большая усадка при охлаждении от жидкого состояния, а также в легком образовании окислов алюминия в жидкой бронзе, что ухудшает ее жидкотекучесть. Дополнительные элементы (железо, марганец) повышают ее механические свойства. Кремнистая бронза относится к однородным сплавам - твердым растворам, обладает высокими механическими и литейными свойствами. Заменяет оловянную бронзу. Для повышения свойств в кремнистые бронзы вводятся марганец, никель.

3. Формовка машинная и ручная. Краткая характеристика методов формовки

Ручная формовка является старейшим способом производства отливок. Она широко применяется в условиях мелкосерийного или индивидуального производства, при создании уникальных отливок. Использование для форм современных материалов позволяет получать высококачественные отливки практически любой степени сложности. Необходимо учитывать, что создание модели и подготовка к ручной формовке - дорогостоящая операция. В стоимости отливки при ручной формовке заметную часть составляет стоимость модели. Для сокращения расходов, улучшения качества подготовки модели в настоящее время широко применяют специализированные системы автоматизированного проектирования.

Под модельным комплектом понимают набор приспособлений, предназначенных для изготовления рабочих полостей в литейной форме и стержней. Он обычно включает литейную модель, стержневые ящики, модели элементов литниково-питающей системы, формовочные и стержневые шаблоны, а также подмодельные или модельные плиты. Материал для модельного комплекта выбирают в зависимости от типа производства и серийности заказа на изготовление отливок.

Машинная формовка является в настоящее время основным способом изготовления литейных форм. При машинной формовке механизируются наиболее трудоемкие операции уплотнения формовочной смеси и извлечения модели из формы, а также ряд вспомогательных операций. В результате этого резко повышается производительность труда по сравнению с ручной формовкой, возрастает точность отливок по размерам и массе, облегчается труд, и улучшаются санитарно-гигиенические условия работы, сокращается производственный цикл изготовления отливки.

Процесс изготовления форм в парных опоках может быть практически полностью механизирован за счет механического дозирования подачи формовочной смеси, уплотнения с использованием специальных машин, и т.п. Наиболее распространенным методом машинной формовки является уплотнение прессованием. Этот метод заключается в придании смеси определенной плотности посредством приложения регламентированного усилия, передаваемого через прессовую колодку. На практике используют как верхнее, так и нижнее прессование (рис. 3.7 ). Выбор метода прессования определяется в зависимости от целого ряда технологических факторов. В ряде случаев прессование осуществляют одновременно с вибрационным воздействием. В результате этого смесь уплотняется равномернее, а процесс прессования происходит более эффективно и качественно.

Кроме метода прессования в литейном производстве используются пескометные, пескодувные и пескострельные агрегаты, а также импульсные и вакуумные технологии уплотнения. Характерной особенностью такого рода технологических агрегатов является высокая степень их автоматизации, универсальность, маневренность, а также высокая производительность.

Совокупность технологических операций по изготовлению литейных форм и стержней, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания, называется формовкой. Основными операциями ручной формовки являются наполнение опоки формовочной смесью, уплотнение ее, извлечение модели и сборка формы. Формовка в опоках отличается большим разнообразием приемов, позволяющих обеспечить минимальные затраты труда и расходы при заданной серийности отливок. Формовку рабочей полости литейной формы выполняют с помощью модельного комплекта.

Неразъемные модели просты и дешевы в изготовлении и поэтому достаточно широко используются на практике. При использовании неразъемных моделей обеспечивается более высокая производительность, улучшаются условия труда, повышается размерная точность форм и т.п. Процесс изготовления литейной формы при этом объединяет определенную совокупность операций, которая рассмотрена ниже.

Для формовки нижней полуформы модель отливки 1 и опоку 3 устанавливают на подмодельную (подопочную) плиту 2 (рис. 3.5, а) так, чтобы расстояние между стенкой опоки и моделью было не менее 25-30 мм.

Модель припыливают ликоподием или серебристым графитом, чтобы предотвратить прилипание к ней формовочной смеси.

Модель покрывают слоем просеиваемой через сито облицовочной смеси толщиной 15-20 мм для мелких отливок и 30-40 мм для крупных отливок.

Оставшийся объем опоки заполняют наполнительной смесью в несколько приемов слоями толщиной 50-70 мм.

Уплотнение засыпанной формовочной смеси ручной набойкой, а верхний слой - башмаком трамбовки.

Излишек смеси очищают линейкой 6 вровень с кромками опок, образуя поверхность, называемую контрландом, и накалывают на ней вентиляционные каналы, не доходящие до поверхности модели на 10-15 мм

Формовка по разъемной модели является наиболее распространенной для изготовления различных по конфигурации отливок. Наиболее часто применяют модели с горизонтальной плоскостью разъема формы. Последовательность выполнения основных технологических операций формовки в этом случае достаточно близка к формовке по неразъемной модели, рассмотренной в предыдущем разделе. Исключение составляют дополнительные операции, связанные с установкой и извлечением верхней полумодели, а также установкой стержня в форму (при его наличии).

4. Правила регистрации опасных производственных объектов в государственном реестре опасных производственных объектов

Регистрация объекта в государственном реестре опасных производственных объектов осуществляется СЗУ Ростехнадзора (далее - Управление) на основании:

- Федерального закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов " от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ;

- Постановления Правительства Российской Федерации "О регистрации объектов в государственном реестре опасных производственных объектов " от 24 ноября 1998 года № 1371;

- Перечня типовых видов опасных производственных объектов для целей регистрации в государственном реестре, утверждённого приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 апреля 2006 года №389;

- Административного регламента Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по исполнению государственной функции по регистрации опасных производственных объектов и ведению государственного реестра опасных производственных объектов (далее - Регламент), утверждённого приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 04 сентября 2007 года №606 (зарегистрирован в Минюсте РФ от 01.10.2007 г. № 10224);

- Приказа Руководителя МТУ Ростехнадзора по СЗФО от 10.12.2007 г. № 2509.

Государственный реестр представляет собой единый банк данных (систему управления базами данных и единую базу данных производственных объектов), основанный на единых методологических и программно-технологических принципах и содержащий сведения об опасных производственных объектах, которые эксплуатируются юридическими лицами (далее - организациями) на территории Российской Федерации. Регламент обязателен для выполнения всеми организациями независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, осуществляющими эксплуатацию опасных производственных объектов (далее - объекты), и федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими регистрацию объектов в государственном реестре и ведение этого реестра или его разделов.

Регистрация объектов в государственном реестре проводится для учёта опасных производственных объектов и эксплуатирующих их организаций. Выявление таких объектов производится путем идентификации опасных производственных объектов в соответствии с Регламентом.

5. Федеральный надзор в области промышленной безопасности

Надзор и контроль за соблюдением законодательства о труде и охране труда осуществляется согласно ТК РФ федеральной инспекцией труда, а также федеральными надзорами за соблюдением правил по безопасному ведению работ в определенных сферах деятельности.

В соответствии со статьей 353 ТК РФ контроль за соблюдением работодателями (юридическими и физическими лицами) законодательства в сфере охраны труда осуществляют:

1) Органы, осуществляющие государственный надзор и контроль:

федеральная инспекция труда;

федеральные надзоры - органы исполнительной власти, осуществляющие функции надзора и контроля в определенной сфере деятельности;

органы прокураторы (Генеральный прокурор Российской Федерации и подчиненные ему прокуроры);

2) Органы, осуществляющие внутриведомственный государственный надзор и контроль:

органы исполнительной власти на федеральном уровне;

органы исполнительной власти на уровне субъектов Федерации;

органы местного самоуправления.

3) Органы, осуществляющие общественный контроль:

профессиональные союзы, инспектора труда (собственных инспекций труда), уполномоченные по охране.

Федеральный надзор в сфере промышленной безопасности следит за соблюдением норм по охране труда в организациях угольной, горнорудной, горно-химической, нерудной, нефтедобывающей и газодобывающей, химической, металлургической и нефтегазоперерабатывающей промышленности, в геологоразведочных экспедициях и партиях, а также при устройстве и эксплуатации подъемных сооружений, котельных установок и сосудов, работающих под давлением, трубопроводов для пара и горячей воды, объектов, связанных с добычей, транспортировкой, хранением и использованием газа, при ведении взрывных работ в промышленности.

БИЛЕТ № 5

1. Виды отжига белого чугуна для получения разных марок ковкого чугуна

Для отжига на ковкий чугун применяют белый чугун примерно следующего химического состава: 2,5-3,2% С, 0,6-0,9% Si, 0,3-0,4% Мn, 0, 1 -0,2% Р и 0,06-0, 1 % S.

Существует 2 способа отжига на ковкий чугун :

Ш графитизирующий отжиг в нейтральной среде, основанный на разложении цементита на феррит и углерод отжига ;

Ш обезуглероживающий отжиг в окислительной среде, основанный на выжигании углерода.

Отжиг на ковкий чугун по второму способу занимает 5-6 суток, поэтому в настоящее время ковкий чугун получают главным образом графитизацией. Отливки, очищенные от песка и литников, упаковывают в металлические ящики либо укладывают на поддоне, а затем подвергают отжигу в методических камерных и других отжигательных печах.

Процесс отжига состоит из двух стадий графитизации. Первая стадия заключается в равномерном нагреве отливок до температуры 950-1000° С с выдержкой 10-25 час.; затем температуру понижают до 750- 720° С при скорости охлаждения 70-100° в час. На второй стадии при температуре 750-720° С дается выдержка 15-30 час., затем отливки охлаждаются вместе с печью до 500-400° С и при этой температуре извлекаются на воздух, где охлаждаются с произвольной скоростью.

При таком ступенчатом отжиге в области температур 950-1000° С идет распад (графитизация) первичного, т. е. эвтектического (ледебуритного) цементита, а при температуре 750-720° С распадаются вторичный и эвтектоидный (перлитный) цементиты. В результате отжига по такому режиму структура ковкого чугуна представляет собой зерна феррита с включениями гнезд углерода отжига - графита.

Перлитный ковкий чугун получается в результате неполного отжига : после первой стадии графитизации при температуре 950-1000° С чугун охлаждается вместе с печью; вторая стадия графитизации не проводится. Структура перлитного ковкого чугуна состоит из перлита и углерода отжига.

Чтобы повысить вязкость, перлитный ковкий чугун подвергают сфероидизации при температуре 700-750°С, что создает структуру зернистого перлита.

Для ускорения процесса отжига на ковкий чугун изделия из белого чугуна подвергают закалке, затем проводят графитизацию при температуре 1000-1100° С.

Ускорение графитизации закаленных чугунов при отжиге объясняется наличием большого количества центров графитизации, образовавшихся при закалке. Это дает возможность сократить время отжига закаленных отливок до 15-7 час.

Метод предварительного нагрева и закалки отливок из белого чугуна разработан металлургами А. Д. Ассоновым и В. И. Прядиновым и широко применяется в различных отраслях промышленности.

Термическая обработка ковкого чугуна. Чтобы повысить прочность и износоустойчивость, ковкие чугуны подвергают нормализации или закалке с отпуском. Нормализация ковкого чугуна производится при 850-900°С с выдержкой при этой температуре 1 - 1,5 часа и охлаждением на воздухе. Если после отливки заготовки имеют повышенную твердость, то их следует подвергать высокому отпуску при температуре 650-680° С с выдержкой 1 -2 часа.

Иногда ковкий чугун подвергают закалке, чтобы получить более высокую прочность и износоустойчивость за счет снижения пластичности. Температура нагрева под закалку та же, что и при нормализации; охлаждение производится в воде или масле, а отпуск, в зависимости от требуемой твердости, обычно при температуре 650-680° С.

Быстрое охлаждение может производиться непосредственно после первой стадии графитизации при достижении температуры 850-880° С с последующим высоким отпуском.

Для ковкого чугуна применяют закалку токами высокой частоты или кислородно-ацетиленовым пламенем, при этом может быть достигнута высокая твердость поверхностного слоя при достаточной пластичности основной массы. Метод такой закалки тормозных колодок из ферритного ковкого чугуна заключается в нагреве деталей токами высокой частоты до температуры 1000- 1100° С с выдержкой 1 -2 мин. и последующим быст­рым охлаждением. Структура закаленного слоя состоит из мартенсита и углерода отжига твердостью НRС 56-60.

Ковкий чугун по сравнению со сталью более дешевый материал; он обладает хорошими механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Поэтому детали из ковкого чугуна широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотракторной промышленности, станкостроении (для изготовления зубчатых колес, звеньев цепей, задних мостов, кронштейнов, тормозных колодок и пр.) и в других отраслях народного хозяйства.

Ковкие чугуны маркируют буквами КЧ, означающими ковкий чугун, затем идут два числа: первое число показывает предел прочности при растяжении, второе - относительное удлинение.

ГОСТом 1215-59 установлены следующие марки ковких чугунов : КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, КЧ35-10.. КЧ37-12, КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3 и КЧ63-2.

2. Сущность и виды коррозии металлов

Под коррозией принято понимать разрушение металлов и сплавов по причине их химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Коррозия является окислительно-восстановительным процессом, так как металл при коррозии окисляется и происходит восстановление окислительного компонента среды. Аналогичные процессы протекают и в случаях разрушения неметаллических материалов. Среда, в которой происходит разрушение сплавов, называется агрессивной или коррозионной. Разрушение, как правило, начинается с поверхности, а потом проникает вглубь металла. Почти все металлы (за исключением золота, серебра и платины) под действием влаги, газов, растворов кислот, влаги и щелочей претерпевают коррозионное разрушение.

Виды коррозии обычно классифицируют по следующим признакам:

По механизму взаимодействия металла со средой

По характеру коррозионной среды

По виду коррозионных разрушений

По типу дополнительных воздействий

По механизму протекания коррозионных процессов отмечают химическую и электрохимическую виды коррозии. Если металл подвергается разрушению только из-за окисления, то есть потери атомами внешних валентных электронов, мы называем коррозию химической.

Химической также называют газовый вид коррозии, когда металл соприкасается с сухими газами при высокой температуре. В тоже время коррозию в жидкостях не электролитах относят к химической: нефть, керосин, спирты, бензин, - то есть растворы неорганических веществ и органические вещества. Газовому виду коррозии частенько подвергаются сопла, выхлопные патрубки, лопатки газовых турбин, элементы реактивных двигателей и т.д. Главный способ борьбы с газовой коррозией - это выбор сплава, на поверхности которого в агрессивной среде и при высокой температуре образуется пленка, останавливающая разрушение. Процесс химической коррозии не сопровождается перетеканием электрического тока между металлом и агрессивной средой, а продукты коррозии появляются непосредственно на той области поверхности металла, где происходит взаимодействие агрессивной среды и металла. Стоит отметить, что химическая коррозия осуществляется без разделения на отдельные этапы или стадии.

Электрохимический вид коррозии возникает при взаимодействии металла с электролитами - такими, как различные соли, щелочи, кислоты, вода и водные растворы. Отличительной особенностью электрохимической коррозии является отделение в пространстве процессов окисления и восстановления. Данный вид коррозии наиболее распространен, так как встречается там, где металл контактирует с морской водой, растворами солей, щелочей, кислот и в атмосфере под адсорбированными пленками влаги. Микроэлементы, из которых состоят металлы и сплавы, начинают функционировать во время контакта с электролитом. Если потенциал участка корродирующей поверхности различен, то электрохимическая коррозия обязательно осуществиться. Разность потенциалов появляется по многим причинам - это может быть наличие пятен краски, карбидов, графита, иными словами неметаллических включений, также контакт разнородных металлов или микронапряжения. Внутри электрохимической коррозии обычно выделяют 2 процесса:

Катодный процесс - окислитель, который находится в растворе электролита, восстанавливается на участках с большим потенциалом в данной среде. Химически катодные участки не подвергаются изменениям.

Анодный процесс - металл окисляется на участках, где потенциал в данной среде меньше. Анодные участки подвергаются разрушениям.

Более детальное изучение электрохимической и химической видов коррозии демонстрирует, что существенного различия между ними нет. В ряде случаев имеет место постепенный переход химического вида в электрохимический или сущность коррозии металлов в растворах электролитов может иметь двойственный характер.

По характеру коррозионного разрушения коррозия делится на следующие виды :

Сплошная коррозия (Uniform Corrosion) охватывает всю поверхность металла. Может быть неравномерной, когда скорость процесса неодинакова на различных участках поверхности. Равномерная коррозия наблюдается, например, при коррозии железных труб на воздухе.

Местной коррозией (Galvanic Corrosion) называют процесс, который разрушает только некоторые участки металла, а вся остальная часть поверхности остается незатронутой. Распространяется на значительную глубину, а, следовательно, приводит к утере работоспособности изделий. Чаще всего данный вид коррозии наблюдается в местах механических повреждений поверхности изделий (задиры, вмятины, царапины).

Межкристаллитная коррозия (Intergranular Corrosion) очень опасна, потому что стремительно устремляется вглубь по межкристаллитным границам, что приводит к утере прочности и пластичности материала. Во многих случаях межкристаллическая коррозия никак не сказывается на внешнем виде металла, что приводит к запоздалому обнаружению разрушений. Межкристаллитная коррозия, как и коррозионное растрескивание, сопровождается резким падением прочности металла. Обнаружить такую коррозию заранее весьма сложно, так как поверхность сплава остается чистой. Её действию подвержены в основном нержавеющие высокохромистые и хромоникелевые стали, медно - алюминиевые сплавы, магниевоалюминиевые и пр.