ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИГОТОВЛЕННЯ ДРОТУ, ВИДИ ДРОТУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ

РОЗДІЛ 1 ОСНОВИ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

ВИДИ ТА ПРИЗНАЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ. ТОНКОЛИСТОВИЙ МЕТАЛ ТА ДРІТ

§ 5. ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИГОТОВЛЕННЯ ДРОТУ, ВИДИ ДРОТУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ

Опорні поняття: дріт; прокатування та волочіння дроту; електричний та конструкційний дріт; застосування дроту.

– Дріт – металевий виріб у вигляді гнучкої нитки або тонкого прута.

Дріт, як правило, круглого, рідше – прямокутного або овального перерізу виготовляють зі сталі, алюмінію, міді, цинку, їх сплавів та інших металів. Дріт одержують

шляхом прокатування або протягування (волочіння) через отвори, які послідовно зменшуються. Діаметр дроту має розмір від сотих часток міліметра до десятків міліметрів.

– Поперечний переріз – геометрична форма поверхні дроту в місці його перерізання під прямим кутом до його поздовжньої осі.

Розміри, форма і властивості дроту визначені державними стандартами.

Залежно від матеріалу та призначення дріт певного типу має відповідні властивості. Наприклад, сталевий дріт, який використовуватимуть як конструкційний матеріал, має високу міцність, він є пружним або пластичним залежно від призначення.

Мідні

й алюмінієві дроти здебільшого використовують як провідники електричної енергії, тому вони можуть бути захищені ізоляційними матеріалами (пластмаса, гума та лакофарбові матеріали).

Виготовлення дроту починають з таких операцій, як кування з наступним прокатуванням (мал. 25), тому такий дріт отримав назву катанка, та волочіння дроту (мал. 26) через пластину з отвором, так звану волоку.

У процесі волочіння відбувається видовження дроту без втрати матеріалу. Виробничий цикл, таким чином, полягає у протягуванні дроту через усе менші й менші отвори, поки він нарешті не набуде потрібного діаметра (мал. 27). Прокатуванням виготовляють дріт діаметром від 5 мм і більше, волочінням – діаметром менше 5 мм.

Мал. 25. Прокатування дроту

Мал. 26. Волочіння дроту через пластину з конічним отвором

Мал. 27. Послідовне протягування дроту через декілька волок з метою отримання потрібного діаметра

На малюнку 28 показано готовий дріт різних діаметрів.

Мал. 28. Готовий дріт на котушках (а) і в мотках (б)

Здавна технологічний процес волочіння дроту проходив виключно з використання м’язової сили людини. У період пізнього середньовіччя це була суто фізична і дуже відповідальна робота (мал. 29).

Мал. 29. Ручне виробництво дроту

На старовинних гравюрах і креслениках, датованих XIV ст., можна побачити процес волочіння дроту з використанням сили водяних коліс, установлених на річках (мал. 30). До початку XIX ст. для здійснення цього процесу також використовували енергію вітру (вітряки).

З початку XIX ст. для приведення в дію волочильних верстатів почали використовувати енергію парових машин.

Мал. 30. Використання водяного колеса у виробництві дроту

На малюнку 31 можна побачити, який вигляд мав цех із промислового волочіння дроту в 1920-1950 роках.

Мал. 31. Майстерня з виробництва дроту до середини XX ст.

Дріт як конструкційний матеріал широко використовується у промисловості. Без дроту більшість винаходів і відкриттів XIX-XX ст. були б неможливими. Усі види дроту можна поділити на електричні та конструкційні (що їх використовують як частини конструкції виробу, споруди тощо).

Електричний дріт застосовують у всіх галузях виробництва. Залежно від призначення випускають дріт із певними властивостями. Наприклад, мідний і алюмінієвий дроти, які добре проводять електричну енергію, використовують для виготовлення електричних проводів та кабелів (мал. 32).

Мал. 32. Мідний та алюмінієвий електрод роти

Мал. 33. Цвяхи та шурупи, на виготовлення яких йде дріт для холодного штампування

Мал. 34. Заклепки з різних металів та з різною формою шляпки

Мал. 35. Пружини різної форми та призначення

Оскільки в цьому навчальному році працюватимемо з конструкційним дротом, то зупинимось детальніше на його видах. Найбільш розповсюдженим є сталевий дріт загального призначення діаметром від 0,3 до 6 мм. Такий дріт може бути м’яким та жорстким, оцинкованим і чорним.

Існує також дріт, призначений для виконання зварювальних робіт, і він може мати діаметр від 0,8 до 6 мм. Ми вже вивчали в 5 класі такі кріпильні вироби, як. цвяхи (мал. 33) та шурупи. Для їх виготовлення використовують дріт для холодного штампування. З цього дроту на спеціальних верстатах шляхом штампування формуються головних цвяхів та головки і нарізка гвинтової канавки шурупів.

Дроти з кольорових металів (алюмінію) використовують для виготовлення заклепок (див. мал. 34), будову та призначення яких ми вивчатимемо пізніше. Із сталевого круглого дроту виготовляють різноманітні пружини (мал. 35), а також, деякі інструменти, наприклад рисувалку, якою розмічають деталі на тонколистовому металі.

Мал. 36. Канат (трос): а – промислового виробництва;

Б – виготовлення в умовах шкільної майстерні

Широкого застосування в сучасній техніці набув канатний дріт. У багатьох з вас є велосипеди і ви, мабуть, бачили, що гальма приводяться в дію за допомогою тросика, який складається з переплетених тонких жил. Це і є р:анатний дріт (мал. 36, а, б). Зазвичай він має діаметр від 0,28 до 4,00 мм.

Широкого розповсюдження набув дріт з особливими якостями, який використовують для виготовлення приладів теплової дії (печі, електроплити, електричні духовки).

Додаткова інформація

Багато дроту використовують для виготовлення будівельних виробів. Зі сталевого дроту великого діаметра виготовляють арматуру (мал. 37). Це дротяні сітки і каркаси, які вставляють у спеціальні ящики (форми) і заливають рідким бетоном. Після його тверднення отримують дуже міцні залізобетонні конструкції – панелі стін і перекриття для будинків (мал. 38), залізобетонні палі для будівництва мостів тощо.

Мал. 37. Будівельна арматура

Мал. 38. Будівельний залізобетон

Новітні технології виготовлення сталевих канатів створили можливості для побудови сучасних підвісних мостів через річки (мал. 39).

Мал. 39. Південний вантовий міст через Дніпро в Києві

Мал. 40. Ударний музичний інструмент трикутник

Мал. 41. Напівпрозорий сітчастий дах із сталевого дроту над стадіоном у Мюнхені

Напівфабрикатом для виготовлення кульок в підшипниках коліс є також дріт із дуже якісної сталі, нагрівальні елементи в прасках та кухонних плитах виготовляють із фехралевого дроту (фехраль – це дріт з особливими електричними якостями). У багатьох технічних об’єктах, а також предметах побуту та інтер’єру (від багатокілометрових підводних кабелів до звичайної канцелярської скріпки) ми зустрічаємо дроти.

Слухаючи камерний оркестр, ми чуємо багато струнних інструментів, джерелом звуку в яких є дріт у вигляді струни (арфа, рояль, скрипка тощо). С навіть ударний музичний інструмент, у будові якого, крім дроту, більше нічого не використано – це трикутник (мал. 40).

Дріт також, використовують у конструкції прозорих дахів, як-от знаний дах Олімпійського стадіону в Мюнхені (мал. 41).

Дріт також використовується як конструкційний матеріал у витворах прикладного мистецтва. У сучасній Словаччині зберігся такий вид народного мистецтва, як дротарство. У цій країні досі працюють майстри, які створюють прикраси та оригінальні вироби з дроту. Словацькі майстри шукають нові форми, поєднують дріт з іншими матеріалами, щоб вироби, виконані в техніці стародавнього ремесла, органічно вписувались у сучасні інтер’єрні рішення (мал. 42).

Мал. 42. Сучасна люстра, виготовлена в техніці дротарства

Дротарське ремесло – приклад невичерпної народної фантазії, здатності людини бачити прекрасне в буденних речах, навіть у простому дроті.

Чи добре засвоїли?

1. Яким способом отримують дріт діаметром менше 5 мм?

2. Які властивості повинен мати дріт залежно від його призначення?

3. У яких галузях народного господарства використовують дріт та вироби з нього?

4. Де найбільше застосовують мідний та алюмінієвий дроти?

5. Які вироби побутового призначення можна виготовити з дроту?

Цікаво знати

– У XIV ст. кольчуги, зроблені із залізного дроту, були надійним захистом воїнів. Декілька тисяч дротяних кілець йшло на виготовлення однієї кольчуги.

– У німецькому місті Альтена (>

– Уже близько 5000 р. тому єгиптяни знали різні методи отримання дротів із золота і використання їх у ювелірних виробах, що виготовлялися ними вже 3500 р. до н. е.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА З

ОЗНАЙОМЛЕННЯ ІЗ ЗОВНІШНІМ ВИГЛЯДОМ ТА ВЛАСТИВОСТЯМИ РІЗНИХ ВИДІВ ДРОТУ

Обладнання та матеріали:

· зразки різних видів дроту;

· зразки для виконання проб;

· кусачки;

· плоскогубці;

· круглогубці;

· лещата;

· напилки.

Послідовність виконання роботи

1. Уважно розгляньте зразки дроту, визначте назву металу, з якого вони виготовлені.

2. Спробуйте зігнути (або скрутити) зразки дроту руками, круглогубцями, плоскогубцями.

3. Обробіть торці дроту напилком.

4. Властивості дроту, які ви виявите під час дослідження (гнучкість, пружність, твердість), запишіть у таблицю.

Номер Зразка	Назва Металу	Колір Дроту	Властивості Дроту
1
2
3