Раздел 1. Основы материаловедения
Тема 1.1. Виды и назначение конструкционных материалов. Тонколистовой металл и провод
§ 3. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОВОДА, ЕГО ВИДАХ И СВОЙСТВАХ
1. Вспомни технологию производства тонколистовых материалов на прокатных станах.
2. В каком состоянии находится металл при прокатывании?
3. Какие свойства конструкционных материалов ты знаешь? В чем их сущность?
4. Для чего необходимо знать свойства конструкционных материалов?
Для передачи электрической энергии на большие расстояния, прокладки
Наибольшее распространение получило использование стального, медного и алюминиевого провода. Его изготавливают специальные машины в виде тонкой, гибкой металлической нити.
Провод диаметром свыше 5 мм изготавливают прокатыванием раскаленной заготовки на специальных прокатных станах, а меньшего диаметра – волочением (рис. 28).
Провод, который образуется в результате прокатывания
Рис. 27. Применение провода
Рис. 28. Изготовление провода: а – прокатыванием; б – волочением
Рис. 29. Профили провода
Длинный и тонкий (малого сечения) кусок провода называют ниткой.
Профилем изделия называют форму его поперечного сечения.
Провод с более точными техническими характеристиками обрабатываемой поверхности и необходимого профиля, чем катаный, изготавливают на волочильных машинах (рис. 30).
Для этого применяют специальные устройства – алмазные волоки (рис. 31).
В результате такой технологической операции можно получить изделие в виде провода или полосы с точно определенным поперечным сечением, высокой точностью обработки поверхности и другими высококачественными техническими характеристиками, которые достигаются только благодаря такой технологии (рис. 32).
При этом можно получить провод с диаметром меньше 0,01 мм (рис. 33).
Рис. 30. Волочильная машина
Рис. 31. Алмазные волоки
Рис. 32. Волочение провода: а – общий вид технологической операции; б – схема волочения
Рис. 33. Профили провода, изготовленного волочением
Рис. 34. Схема волочения с калибровочной оправкой
Чтобы изготовить провод более точных размеров и поверхность высшего качества, при его протягивании через последнее отверстие применяют калибровочные оправки (рис. 34).
Отдельные нити медного провода, образованные таким же способом, как и алюминиевого, могут скручиваться в жгуты, покрываться изоляционной оболочкой или изготавливаться без нее (рис. 35).
Производством провода на предприятиях занимаются высококвалифицированные рабочие. Они должны хорошо знать технологический процесс изготовления провода на прокатном стане, волочильных машинах, свойства различных конструкционных материалов из металла, их назначение и применение, условия труда и отдыха. При изготовлении изделий следует обязательно учитывать назначение будущего изделия, условия его использования, срок эксплуатации и т. п., подбирая металлы с необходимыми свойствами.
С 5-го класса ты знаешь, что конструкционным материалам присущи определенные физические, механические и технологические свойства.
Термин физический происходит от греческого слова, которое означает “природный”. К физическим принадлежат уже известные тебе такие свойства, как цвет, блеск и запах. Определяющим в этих понятиях является термин свойство, то есть способность определенного материала проявлять или обусловливать его сходство с другими материалами или отличие от них.
Например: светлый цвет алюминия отличается от желто-красного цвета меди, блеск нержавеющей стали отличается от блеска обычной черной, звук от удара по медному колоколу отличается от звука от удара по бронзовому и т. п.
Рис. 35. Виды одножильного и многожильного медного провода: а – без изоляционных оболочек; б – в изоляционных оболочках
Способность материала проявлять определенные зрительные, вкусовые, слуховые или другие особенности при взаимодействии с окружающей средой принадлежит к физическим свойствам.
Термин механический в современном понимании означает связь с машинами, механизмами, механическими нагрузками, которые могут быть направлены на определенный объект.
К механическим свойствам относится способность конструкционных материалов выдерживать внешнюю нагрузку или разрушаться от ее действия. Так, при конструировании различных сооружений необходимо предусмотреть, какой металл нужно использовать, чтобы конструкция, например мост, многоэтажное здание или телевизионная вышка, не разрушилась вследствие больших нагрузок и т. п.
К технологическим свойствам относится способность материала менять форму при обработке режущим инструментом, плавлением, прессованием и т. п.
Необходимо также знать, насколько легко обрабатывается определенный вид металла или сплава, какой инструмент для их обработки необходимо использовать, долго ли изделие будет надежно работать и т. п. Ответ на эти вопросы можно дать, зная физические свойства конструкционных материалов, от которых зависит проявление технологических свойств. К основным из них в первую очередь относятся уже известные тебе: прочность, твердость и упругость.
Прочность – свойство, характеризующее устойчивость конструкционного материала к разрушению. Из прочных материалов стоит изготавливать конструкционные элементы, подлежащие значительной нагрузке.
Твердость – способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого твердого тела, например орудий обработки (ножниц, пил, кусачек, стамесок, сверл, других режущих инструментов). Знание твердости материала имеет большое значение. Режущие инструменты для обработки, например, металла затачивают с учетом этого свойства. Чем тверже материал, тем тяжелее его обрабатывать и тем больший угол обострения должен иметь инструмент.
Упругость – свойство материала изменять свою форму и не разрушаться под действием нагрузки и возобновлять ее после прекращения действия нагрузки.
Заготовка из стали, например, сгибается (деформируется) под действием силы и опять выпрямляется, или пружинит, после снятия нагрузки. Поэтому из нее изготавливают конструктивные элементы, подлежащие значительной нагрузке. Например: корпуса океанских лайнеров, рамы автомобилей, детали станков, элементы зданий, мостов и т. п.
Все указанные свойства обязательно учитывают при изготовлении изделий из металла.
Современные металлообрабатывающие предприятия, на которых изготавливают провод, оборудованы сложными машинами, которые почти все технологические операции выполняют без применения физического труда человека. Называют такие машины автоматическими линиями. Руководит их работой диспетчер с помощью специального устройства – диспетчерского пульта или компьютерной техники (рис. 36).
Рис. 36. Автоматическая (а) и полуавтоматическая (б) линии производства провода
Для успешной работы автоматической линии оператор должен уметь определять, в случае необходимости, причины ее остановки или неисправности и быстро принимать решение относительно их устранения. Для этого специалист должен знать строение, принцип действия, назначение каждого составного элемента автоматической линии, уметь определять причины неисправностей и способ их устранения, приемы настройки и регулирования линии, ее эксплуатации и ремонта. Готовят специалистов рабочих профессий в профессионально-технических учебных заведениях.
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Определение видов и свойств провода
Оборудование, инструменты и материалы: образцы провода из алюминия, меди, стали длиной 100 мм и диаметром 2 мм, линейка слесарная, штатив, набор гирек, шлифовальная шкурка, молоток слесарный.
Последовательность выполнения работы
1. Ознакомься с образцами провода.
2. Обработай поверхность каждого образца шлифовальной шкуркой.
3. Определи по цвету, какой образец провода изготовлен из алюминия; меди; стали.
4. Закрепи поочередно образцы провода на штативе (рис. 37).
5. Подвесь к свободному концу каждого из образцов гирьки массой по 50 г.
6. Сними гирьки с образцов.
Рис. 37. Закрепление гирек на опытном образце
7. Сравни, как отклонится каждый из образцов от предыдущего положения.
8. Определи, какое свойство присуще каждому из образцов.
9. Закрепи каждый из образцов в тисках и путем сгибания их вблизи губок тисков постарайся сломать каждый.
10. Посчитай, сколько одинаковых сгибаний нужно выполнить над каждым образцом, чтобы он разрушился (отломался).
11. Определи, какой из образцов имеет наибольшую гибкость.
12. Сделай несколько легких (одинаковой силы) ударов молотком по одному из концов каждого образца так, чтобы его диаметр уменьшился приблизительно в 2 раза.
13. Сделай выводы и запиши их в рабочую тетрадь.
– провод, волочение, прокатывание, волок, оправка.
Волок – деталь прокатного стана в виде стержня, вращающегося вокруг своей оси на подшипниках, с помощью которой нагретому слитку придается определенная форма.
Ковка – придание металлу нужной формы битьем молотком или молотом либо нажатием прессом.
Оправка – устройство для закрепления детали и ее формирования при обработке.
Рулон – свернутый в трубку листовой металл, ткань, бумага и т. п.
Сплющивание – придание предмету плоской формы сдавливанием, ударением, нажимом.
1. Из каких материалов изготавливают провод?
2. Для чего при изготовлении провода применяют оправки?
3. Где применяют провод?
4. Какой провод называют катанкой?
5. Какой процесс называют волочением?
6. Что общего и в чем отличие между способами изготовления листовых материалов и провода?
Тестовые задания
1. Установи соответствие между схемами способов протягивания провода и их названиями.
1 поперечный
2 винтовой
3 продольный
2. Установи соответствие между изображениями схем изготовления провода и названиями технологий.
1 прокатывание
2 волочение
3 штампование
4 прессование
5 протягивание
3. Каким способом изготавливают провод круглого, прямоугольного, квадратного, шестигранного и других профилей?
А прокатывание
Б протягивание
В волочение
Г всеми перечисленными
Д правильного ответа нет
4. Провод какого диаметра получают способом прокатывания раскаленной заготовки на специальных прокатных станах?
А от 0,2 до 0,01 мм
Б до 2,0 мм
В до 8 мм
Г свыше 8 мм
5. На каком изображении показана схема образования профиля провода волочением с применением калибровочных оправок?
6. Провод какого диаметра можно получить способом волочения с применением калибровочных оправок?
А от 0,2 до 0,01 мм
Б до 2,0 мм
В до 8 мм
Г свыше 8 мм
7. Как называется способность металла или его сплава возобновлять форму после прекращения действия на них внешней силы?
А прочность
Б упругость
В пластичность
Г твердость
(1 votes, average: 5,00 out of 5)