Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

Гафний — металл плотностью 13,3-ІО3 кг/м3 с температурой плавления 2230° С. На основе гафния получают сплавы специаль­ ного назначения с температурой плавления выше 3000° С.

к кислотам и щелочам, применяется как легирующая добавка к специальным сталям.

циальных сплавов, главным образом для электровакуумной аппа­ ратуры.

циального назначения, входит также в состав твердых сплавов.

церий, европий, торий, неодим, лютенций и др. Их добыча из по­ род, в которых они содержатся в ничтожной доле, была крайне сложна. Лишь в настоящее время благодаря применению специ­ ально обработанных ионообменных смол появилась возможность извлечения окислов редкоземельных металлов исключительной чи­ стоты (99,99999).

Редкоземельные металлы при современных требованиях к спла­ вам со специальными свойствами играют особую роль. Ничтожные доли этих металлов в сплавах изменяют качество последних, уси­ ливая жаростойкость, стойкость к низким температурам и др. Ученые считают, что применение в металлургии редкоземельных металлов может в корне изменить технологию производства стали, исключив передел чугуна на стали.

§ 34. Порошковая металлургия

Метод прессования порошков одного металла или смеси несколь­ ких металлов с последующим спеканием их при температуре ниже точки их плавления называют методом порошковой ме­ таллургии,, или металлокерамикой. Этим методом изготовляют так­ же изделия из смеси металлических и неметаллических порошков,

Впоследнее время успешно развивается металлургия волокна. Этот вид технологии металла состоит в формовке металлического волокна или тонкой проволоки с последующим спеканием.

Вотличие от изделий, изготовляемых из металлических порош­ ков, характеризующихся объемной пористостью 40—50%, детали

из волокнистых материалов могут иметь пористость более 80%. Металлические изделия из волокна обладают высоким звукопогло­ щением и являются эффективными виброизолирующими материа­ лами.

Большое значение приобретает метод порошковой металлургии для получения изделий из тугоплавких металлов: вольфрама, мо­ либдена и др. Особенно рационален этот метод при изготовлении твердых, так называемых металлокерамических сплавов. Эти сплавы получают прессованием с последующим спеканием смеси порошков карбидов тугоплавких металлов и металлического ко­ бальта. В качестве составляющих этих сплавов часто применяют карбиды титана, вольфрама. Такие сплавы имеют твердость, близ­ кую к твердости алмаза, и способны сохранять ее до температуры 800—1000° С.

Методом порошковой металлургии можно также получать раз­ личные изделия из так называемых псевдосплавов, не обладающих свойством смешиваться в жидком состоянии: электротехнические детали со специальными свойствами, самосмазывающиеся пори­ стые подшипники, различные детали сложной точной формы и др.

§35. Краткие сведения

осварке и резке металлов

Под сваркой понимают процесс соединения отдельных частей метал­ ла в одно неразъемное целое при местном нагреве до пластического состояния или до плавления, а иногда и без нагрева (холодная сварка).

Сварные конструкции почти полностью вытеснили в строитель­ стве клепаные. Сварные изделия успешно заменяют литые, кова­ ные, прокатанные. Сварка может осуществляться плавлением и давлением.

Сварка плавлением универсальна. К ней относят электродуговую, электрошлаковую, газовую.

При электродуговой сварке для расплавления металла используют тепловую энергию электрической дуги, имеющей высо­ кую температуру (до 6000° С), образующейся между сваривае­ мым (основным) металлом и концом электрода. Для электродуговой сварки применяют как постоянный ток, получаемый от сварочных преобразователей, так и переменный, получаемый от сва­ рочных трансформаторов. Напряжение холостого хода источников питания дуги обычно принимают равным 65—70 в. Источники питания рассчитаны на силу тока до 1000 а и более.

Электродуговая сварка подразделяется на ручную, полуавто­ матическую, при которой механизируется подача электродной про­ волоки, и автоматическую с механизацией всех основных опе­

раций.

При ручной электродуговой сварке металла (рис. 32) один провод от источника тока присоединяется к свариваемому метал­ лу, а другой — к стержню, называемому электродом. При удалении

зок электродов вводят шлако- и га­ зообразующие, ионизирующие, легирующие, раскисляющие компо­ ненты, а также связующие вещества.

Автоматическая сварка под флюсом разработана в Институте электросварки АН УССР им. Е. О. Патона. Этот прогрессивный метод сварки заключается в следующем. Место сварки покрывает­ ся слоем гранулированного флюса, поступающего из бункера. Авто­ матически перемещающаяся сварочная головка подает к месту сварки электродную проволоку из бухты (рис. 33).

Металл плавится под слоем флюса. Флюс на поверхности рас­ плавленного металла образует корку шлака, легко удаляемую после остывания сварного шва. В результате надежной защиты металл швов, выполненных автоматической сваркой, имеет низ­ кое содержание кислорода и азота.

Автоматическую свар­ ку металла применяют не только для соединения деталей в конструкции, но и для изготовления инду­ стриальных элементов. Например, на заводах ме­ таллические листы свари­ вают .в полотна, которые сворачивают в рулоны, а.

Чзо

аров, трубы больших диаметров, воздухонагреватели и другие конструкции.

Применяют и полуавтоматическую сварку под флюсом. Осно­ вана она на выделении тепла при прохождении электрического тока через расплавленный шлак (бездуговой процесс).

Сварка в защитных газах (газоэлектрическая сварка) являет­ ся разновидностью дугозой сварки. Электрическая дуга горит в аргоне, гелии, углекислом газе и др. Газ, подводимый в зону горе­ ния сварочной дуги, защищает расплавленный металл от насы­ щения кислородом и азотом. При газовой сварке нагрев и рас­ плавление основного металла происходят за счет сгорания газов с большой теплотворной способностью (применяют преимуществен­ но ацетилен) и высокой температурой сгорания их в атмосфере кислорода.

Однако для сварки легкоплавких металлов может быть приме­ нен природный газ — метан, а также сжиженные пропан-бутано- вые смеси и водород.

Ацетилен С2Нг получают в генераторах из карбида кальция при действии на него воды:

CaQ + 2Н20 = Са(ОН)2 + С*НЯ.

Карбид кальция получают сплавлением негашеной извести с коксом в электрических печах. При сгорании смеси ацетилена с кислородом развивается температура до 3100—3200° С.

Процесс сварки заключается в следующем. Ацетилен, образо­ вавшийся в генераторе, по резиновому шлангу поступает в горелку Дрис. 34). Кислород из баллона через редуктор, регулирующий да­ вление на выходе, по другому шлангу тоже поступает в горелку и, смешиваясь с ацетиленом, образует горячую смесь. Одновременно

с расплавлением свариваемых кромок расплавляется присадочный металл в виде проволоки.

Сварка давлением. К способам сварки давлением относят элек­ трическую контактную, газопрессовую, сварку с нагревом трением и холодную.

Контактная сварка основана на нагревании металла электри­ ческим током, проходящим через свариваемые детали. При этом наибольшее количество тепла выделяется в месте контакта. Свар­ ка осуществляется в результате приложения давления.

Различают следующие виды контактной сварки: стыковую, то­ чечную и шовную (роликовую).

При стыковой сварке свариваемые детали соединяются по всей площади их соприкосновения. Стыковой сваркой сваривают армаг туру, прокатные профили — угловую сталь, швеллеры, двутавры, рельсы, а также трубы.

Точечная сварка представляет собой вид контактной сварки, при которой металлические детали соединяются в отдельных точ­

пропускают между вращающимися электродами, имеющими форму роликов. Процесс сварки происходит непрерывно. Этот вид сварки применяется для получения плотных соединений тонких листов.

При газопрессовой сварке свариваемые детали, например кон­ цы труб, закрепляют в зажимах сварочной машины. Нагрев металла до требуемой температуры осуществляется полукольцевы­ ми многопламенными газовыми горелками. Нагретые до пластичес­ кого состояния, концы труб сжимают, благодаря чему происходит осадка стыков и образуется сварное соединение.

Холодная сварка давлением осуществляется посредством пла­ стической деформации свариваемых участков металла. Приме­ няется главным образом в электромонтажных работах при стыков­ ке проводов. Этим способом хорошо свариваются однородные металлы (например, медь + медь; алюминий + алюминий), а также разнородные (алюминий + медь).

ные токи пропускают через свариваемое изделие. Эти токи расплавляют металл на кромках, при сближении которых полу­ чают прочное соединение.

Ультразвуковая сварка. Это «холодная» сварка металла, сжа­ того в стыках, подвергающихся воздействию энергии ультразвука, вырабатываемого магнитострикционным вибратором, питающимся от лампового генератора. Роль ультразвука при сваривании металла сводится к разрушению в местах сварки окисной пленки, благодаря чему при сильном сжатии деталей происходит прочное их соединение.

Диффузионная сварка в вакууме. Свариваемые детали поме­ щают в вакуумную камеру, где нагревают до заданной температу­ ры. После этого их сжимают между собой. Благодаря способно­ сти металла диффундировать свариваемые детали прочно соеди­ няются. Этим способом можно сваривать разнородные металлы, которые трудно свариваются в обычных условиях (сталь с чугуном, медь с алюминием и др.).

В последнее время широко применяют склеивание металла, заменяющее сварку. Особенно рационально склеивание тонких листов металла в сочетании с точечной сваркой.

Газовая резка металлов заключается в том, что нагретый металл сгорает в струе кислорода.

Резке поддаются углеродистые стали, содержащие менее 0,7% углерода, и низколегированные стали. Для резки высоколегиро­ ванных сталей и чугунов применяют флюсокислородную резку, при которой тугоплавкие окислы растворяются флюсом.

Цветные металлы (медь, латунь, бронза) обладают высокой теплопроводностью. При их резке кислородом образуются туго­ плавкие окислы. Поэтому кислородная резка этих металлов воз­ можна только с применением специальных флюсов и предвари­ тельным подогревом до 200—400° С.

При кислородной резке в качестве горячего газа применяют ацетилен, природный газ, бензино-бензольную смесь и керосин. Применяют также дуговую и плазменно-дуговую резку.

§ 36. Коррозия металлов и меры борьбы с ней

Разрушение строительных металлов в результате химического или электрохимического воздействия на них внешней среды назы­ вают коррозией.

Химическая коррозия— это разрушение металла в процессе химического воздействия на него агрессивных агентов.

Продуктами химической коррозии металла являются рыхлые окислы, получающиеся при реакции металла с кислородом и вла­

ваемая макрокоррозия, и в раствор переходит металл, обладаю­ щий меньшим электродным потенциалом. Таким образом, чтобы избежать электрохимической коррозии, следует применять металл однородной структуры, избегать неравномерного наклепа, контактов