IX. 6. Производство химического волокна

Химические волокна являются сырьем для производства тканей и трикотажных изделий. Опп требуют меньших затрат человеческо­го труда для своего производства и обладают более высокими меха­ническими свойствами по сравнению с натуральными волокнами.

Важной областью применения химических волокон являются шинная, сетевязальная, канатная и другие отрасли промышлен­ности.

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Первые получают из природных высокомолекулярных соединений, главным образом из целлюлозы, а вторые — из высокополимерных соединений, получаемых на химических заводах. Исходным сырьем для производства таких полимеров служат ацетилен, этилен, фенол и другие вещества, которые получают из природных и нефтяных

¹ См.: Ф у р м е р И. Э., Зайцев В. Н. Общая химическая технология. М., 1974, с 260.

газов, нефти и каменноугольной смолы. Среди синтетических волей кон наиболее широкое распространение получили капрон, нейлон, Лавсан, нитрон, полихлорвиниловые волокна и другие.

Искусственные и синтетические волокна получаются в виде бес­конечной нити или коротких отрезков нити — штапельного волокна.

Штапельное волокно изготовляют из некрученого волокна, наре­зая . его на отрезки (штапельки) определенной длины (от 35 до 150 мм), соответствующей длине хлопкового волокна или шерсти. Штапельное волокно, подобно хлопку и шерсти, представляет собой полупродукт, из которого путем дальнейшей текстильной переработ­ки получают пряжу. Часто штапельное волокно смешивают с хлоп­ком или шерстью и прядут вместе.

Искусственное волокно получают из целлюлозы древесины, по преимуществу ели, в которой содержится до 45% целлюлозы, отхо­дов хлопчатобумажных очистительных заводов (хлопковый пух с содержанием 97—98% целлюлозы) и может быть получено из соло­мы, камыша и другого сырья, содержащего целлюлозу.

Из 1 т целлюлозы можно получить до 4000 м² шелковой ткани, а из 1 м³ древесины — до 200 кг целлюлозы, или 160 кг вискозного

волокна.

Для получения вискозного волокна используются каустическая со­да, сероуглерод, серная кислота, сульфат цинка или натрия. Первона­чально целлюлоза обрабатывается каустической содой в специальных пресс-ваннах. Здесь протекает процесс соединения целлюлозы и ще­лочи. Образуется комплексное вещество — щелочная целлюлоза.

Рис. 11. Фильера

' Листы щелочной целлюлозы отжимаются прессом под давлением 300 атмосфер и измельчаются. Измельченная масса погружается в медленно вращающиеся трубы, где она дозревает в течение суток, и обрабатывается сероуглеродом при температуре 20—25°. Сероугле­род вступает в соединение со щелочной целлюлозой и образует ксан-тогенат целлюлозы. При его растворении в разведенной натрие­вой щелочи образуется густая темно-бурая жидкость — вискоза. Она определенное время выдерживается и освобождает­ся от пузырьков воздуха, после чего идет для получе­ния вискозной нити. Вискозный раствор с помощью насосиков продавливается через фильеру (рис. 11). Струйки вискозы попадают в осадительную ванну, где содержится раствор серной кислоты, сульфатов натрия и цинка., Ксантогенат целлюлозы разлагает­ся с образованием вискозного волокна, сероуглеро­да и образованием сернокислого натрия. Восстанов­ленная вискоза имеет форму нити, которая и наматывается на бобину (катушку). Намотка произ-нодится или бобинпым способом, или центрифугаль-ним. В последнем случае вискозная нить скручива­ется с помощью центрифуги. Полученное вискозное волокно далее идет для получения корда или отправ­ляется на текстильные предприятия. Для получения 1 т вискозного волокна расход сырья составляет: цел-

люлозы (91,5%) — 1,2 т, едкого натра (92%)—0,93 т, серной кисло­ты — 1,34 т, сероуглерода — 0,34 т, сульфата цинка — 0,16 т. Как вид­но, производство вискозного волокна связано с большим расходом каустика и серной кислоты. Другой разновидностью искусственного волокна является ацетатное волокно. Оно обладает рядом ценных свойств: высокой механической прочностью, эластичностью, водо­стойкостью, пропускает ультрафиолетовые лучи.

Для получения ацетатного волокна используются целлюлоза, уксусная кислота, ацетон и спирт. Целлюлоза обрабатывается уксус­ным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот. Образует­ся ацетилцеллюлоза, которая в просушенном виде представляет со­бой белую хлопьевидную массу.

Ацетилцеллюлоза растворяется в смеси ацетона и спирта. При пропускании указанного раствора через фильеры происходит обра­зование нитей ацетатного волокна, ацетон и спирт быстро испаря­ются, а ацетилцеллюлоза затвердевает. Испаряющиеся ацетон и спирт улавливаются и снова используются в производстве.

Синтетические волокна получают путем синтеза простых угле­водородов— продуктов переработки каменного угля (бензол), нефти, попутного и природного газа.

Синтетическое волокно капрон получают из полиамидных смол. Исходным сырьем для получения полиамидных смол является белое кристаллическое вещество — фенол (CgHsOH). Путем взаимо­действия фенола с различными добавками получают капролактам, который подвергают полимеризации. Процесс происходит в автокла­вах при давлении 15 атмосфер и температуре 260°. В результате об­разуются молекулы капрона. Обычно на предприятия, выпускающие капрон, поставляется капролактам, который подвергается полиме­ризации. Образующаяся полиамидная смола продавливается через фильеры. В обычных условиях полиамидная смола застывает и по­этому, пройдя через фильеры, дает прочные нити, которые наматы­ваются на катушки.

Волокно анид (нейлон) получают из так называемой соли АГ. Соль АГ — белый кристаллический порошок, легко растворимый в воде. Полимеризация указанной соли дает смолу анид, из которой получают волокно анид.

Для превращения АГ-соли в смолу соль растворяют в дистил­лированной воде и добавляют небольшое количество стабилизатора (уксусной или адипиновой кислоты). В специальных аппаратах — автоклавах — происходит поликонденсация АГ-соли и образование смолы. Весь процесс ведут в атмосфере чистого азота. Расплавлен­ную смолу после тщательной отгонки воды (под вакуумом) продав­ливают через щелевое отверстие в днище аппарата в ванну, запол­ненную холодной водой. При этом лента смолы застывает. Затем ее сушат, измельчают и направляют на прядительные машины. Там ее плавят при температуре 275—280°. В дальнейшем производство волокна анид аналогично получению капронового волокна.

Волокно анид более теплостойко и упруго, чем капрон, что важно для изготовления кордной ткани.

Все полиамидные волокна характеризуются высокими механиче­скими и физико-химическими показателями.

Волокно нитрон формуют из смолы, получаемой полимериза­цией акрилонитрила. Сырьем для синтеза акрилонитрила являются ацетилен (или этилен) и синильная кислота, синтезируемая из ам­миака и окиси углерода. Акрилонитрил производится химической промышленностью в больших количествах, так как является одним из исходных материалов (наряду со стиролом и дивинилом) для по­лучения некоторых видов синтетического каучука.

.Смолу нитрон в виде мелкого белого сухого порошка растворяют в специальном растворителе.- Порошок сначала набухает, а затем при нагревании переходит в раствор, который и является прядиль­ным раствором.

Волокно нитрон обладает рядом ценных свойств. Оно превосхо­дит все остальные волокна по светостойкости, отличается эластич­ностью, имеет шерстистый вид и пригодно для смеси с шерстью или для замены ее. Изделия из такого волокна хорошо сохраняют тепло.

Производство волокна состоит из трех основных процессов: полу­чения и подготовки смолы, формования волокна и его дальнейшей обработки.

Полиэфирное волокно лавсан получают из смолы лавсан. Смола в виде сухой крошки поступает в прядильный цех. Формова­ние волокна осуществляется на машинах, аналогичных машинам, применяемым в производстве капрона.

Для получения штапельного волокна некрученые нити большого числа прядительных бобин, установленных на специальном шпуляр-нике,- складываются вместе, образуя толстый жгут из нескольких десятков тысяч тонких элементарных волокон. Лавсан по виду и свойствам подобен шерсти; ткани из лавсана носки и не мнутся.

Волокно хлорин получают из ацетилена и хлористого водорода или этилена и хлора. На основе указанных продуктов получают ноливинилхлорид, который при обработке хлором превращается в смолу хлорин. Последняя и используется для получения хлорина.

Производство химических волокон энергоемко: затрачивается от 5 до 13 ту. т.; материалоемко: на 1 т вискозного волокна расхо­дуется... 4—5 т целлюлозы и химических материалов. В суммарном грузообороте предприятий промышленности химических волокон удельный вес перевозок топлива составляет 58—86%, перевозок сырья — 8—33%, а готовой продукции — всего около 5—13%. На 1т нолокна расходуется от 5 до 11 тыс. кВт • ч электроэнергии, до 1200 т воды. Исходя из топливо-энерго-водоемкости производств химических волокон их размещение осуществляется с учетом ука-аапных факторов (Поволжье, Украина, Сибирь и др.).

IX. 7. Производство пластических масс

Пластмассы — это высокомолекулярные соединения, состоящие или только из полимера, или полимера и добавок. В первом случае пластмасса называется простой, а во втором — сложной. Она вклю-

чает связывающие материалы, наполнители, пластификаторы и кра­сители. Связывающее вещество (синтетическая смола) определяет основные свойства сложной пластмассы. Наполнители (древесная мука, песок, стеклянная вата, ткань, бумага, асбест и др.) придают пластмассе определенные механические и другие свойства. Пласти­фикаторы (камфора, глицерин и др.) придают пластмассам пластич­ность, что облегчает их обработку. Добавляемые в пластмассы кра­сители окрашивают в нужный цвет.

Основа пластических масс —- высокомолекулярное соединение смола может быть получена на базе различного сырья. Первона­чально применялись природные полимеры — целлюлоза.

Фенолформальдегидные пластмассы. Фенолформальдегидные пластмассы производятся промышленностью в большом количестве. Основу их составляют фенолформальдегидная смола — высокомоле­кулярное вещество, получаемое поликонденсацией фенола с фор­мальдегидом. Реакция идет при нагревании смеси веществ в присут­ствии катализатора — кислоты или щелочи. Эта смола является тер­мореактивной: при нагревании она постепенно твердеет, становится неплавкой и нерастворимой.

На базе фенолформальдегидной смолы, изготовляемой в виде пресс-порошков, получают различные пластические массы — волок-нит, используя в качестве наполнителя хлопковые очесы, асбест, ткани или другие материалы, текстолит (наполнитель — хлопчато­бумажная ткань), бакелиты и др.

Пластмассы на базе этилена и стирола. В качестве исходного сырья для получения различных пластмасс все большую роль начинает играть этилен (СН2 = СН2). На базе этилена получают тетрафторэтилен (CF2 —CF2), винилхлорид и др. Полимеризация указанных продуктов ведет к получению простых пластмасс — поли­этилена, политетрафторэтилена (фторопласта), винипласта и др. По­добным образом могут быть использованы пропилен и стирол.

Полиэтилен — твердый, бесцветный, жирный на ощупь, напо­минающий парафин материал. Он легче воды, при поджигании заго­рается медленно и горит синеватым пламенем без копоти.

Полиэтилен стал незаменимым материалом для изоляции прово­дов в радиолокационных, радиотехнических, телемеханических и тому подобных устройствах. В химической промышленности полиэти­лен используется для антикоррозийных покрытий и для изготовле­ния деталей аппаратов, работающих в условиях действия агрессив­ных (химически активных)__веществ. В строительном деле он исполь­зуется для изготовления водопроводных труб.

Прозрачные пленки из полиэтилена водонепроницаемы; их при­меняют при создании парников и теплиц вместо тяжелого хрупкого силикатного стекла, для укрытия плодово-ягодных культур и са­женцев от заморозков. Полиэтиленовые пленки — хороший упаковоч­ный материал для самых разнообразных предметов, начиная от про­дуктов питания до машин и механизмов включительно. Из полиэти­лена изготавливают бытовую посуду.

Полихлорвинил (поливинилхлорид) получают полимериза-

цией хлорвинила (винилхлорида). На основе его изготовляются дна вида пластмасс: винипласт, обладающий значительной жесткостью, и более мягкий материал — пластикат, широко используемый кип в промышленности, так и в быту.

Политетрафторэтилен (фторопласт-4) получают полимеризаци­ей тетрафторэтилена. Политетрафторэтилен — белое, в топких слоях, прозрачное вещество, напоминающее парафин. По своей химической стойкости этот полимер превосходит все известные природные и син­тетические материалы, в том числе полиэтилен и такие благородные металлы, как золото и платина.

Полистирол получают ■• полимеризацией стирола. Это твердый, прозрачный, похожий на стекло материал. Он стоек к действию кислот и щелочей, растворяется в некоторых органических раство­рителях (бензоле)' и поэтому может склеиваться, имеет высокие электроизоляционные свойства.

15удучи термопластичным¹, полистирол легко поддается формо-iiaiiuio. Из пего готовят исключительно широкий ассортимент изде­лий. Он идет на изготовление деталей в электро- и радиотехнике; пленки ил полистирола применяются при изготовлении конденсато­ром и для изоляции проводов в электрических кабелях.

Пластмассы на базе этилена и его производных — пропилена и стирола — относятся к числу- простых пластмасс, получаемых цепной полимеризацией, т. е. соединением большого количества однородных молекул, расположенных в виде цепи. Сам процесс полимеризации как вышеуказанных, так и других продуктов происходит при высо-itoi'r температуре, высоком давлении и наличии катализаторов.

Основой для получения пластмасс могут быть также полиэфир­ные смолы, кремиийорганнческне смолы и некоторые другие.

Ряд пластмасс изготовляется в виде пресс-порошков, которые обрабатываются прессованием, литьем под давлением, выдавливани­ем, выдуванием и формованием. Получение, пластмассовых изделий осуществляется или на специальных заводах, или в цехах машино­строительных заводов. Имея примерно те же расходные нормы сырья, топлпиа, электроэнергии, воды, что и химические волокна, произ-иодстно пластмасс первоначально тяготело к угольным, бассейнам (Донбасс и др.), а с переходом на нефтяное сырье стало тяготеть к нефтяным базам и центрам нефтепереработки (нефтехимические комбинаты). Получение готовых деталей и изделий из смол и пресс-порошков осуществляется в центрах потребления — на машинострои­тельных или заводах пластмасс.

ГЛАВА X. МАШИНОСТРОЕНИЕ

X. 1. Значение машин и машиностроения

Машина — это механизм или сочетание механизмов, соверша­ющих управляемые целесообразные движения для производства, paботы или преобразования энергии.

¹ Термопластичпость — способность ряда пластмасс размягчаться при на-1'|м>н!ш1ш и затвердевать при охлаждении.

4 :iiiKtia 41 97

Исторически машина возникла из простого орудия, каковыми являются топор, лопата, пила, веретено, шило, ведро и т. п. К. Маркс историю техники и машинного производства периодизировал сле­дующим образом: «Простые орудия, накопление орудий, сложные орудия; приведение в действие сложного орудия одним двигателем — руками человека, приведение этих инструментов в действие силами природы; машина; система машин, имеющая один двигатель; систе­ма машин, имеющая автоматически действующий двигатель,— вот ход развития машин» '.

•/ Машина является средством производства, с помощью которого используются природные силы и природные ресурсы. В. И. Ленин от­мечал:'«...берет верх тот, у кого величайшая техника, организован­ность, дисциплина и лучшие машины» ².

Исторически машинному производству предшествовало мануфак­турное производство, при котором использовались лишь отдельные орудия производства, но не машины. Создание и внедрение машин привело к промышленной революции.

Передовой общественный строй — социализм опирается на крупное машипное производство, которое постоянно совершенствуется. Мате­риально-техническая база коммунизма будет представлять прежде всего высококонцентрированное машинное производство, получив­шее высокую степень механизации и автоматизации.^Машины облег­чают труд человека, делают его более производительным, их широ­кое внедрение делает возможным производить больше прибавочного продукта и повышать благосостояние народаУ^Благодаря развитию машинного производства создаются условия преодоления существу­ющих различий между городом и деревней, физическим и умствен­ным трудом.Цр условиях же капитализма машина является средст­вом производства прибавочной стоимости, средством эксплуатации рабочего класса капиталистами.

уу (Развитие машинного производства привело к формированию са­мостоятельной отрасли промышленности — машиностроения. Ныне эта отрасль является ведущей в промышленности всех развитых стран. На долю машиностроения в СССР приходится 27,9% промыш­ленной продукции и 23,3% основных производственных фондов.

'^Машиностроение — это важнейшая отрасль технического про­
гресса. Только благодаря машиностроению возможны такие направ­
ления технического прогресса, как комплексная механдзщгия и ав-
томатизатщадрвиаведства. ,----■—

' Машиностроение обеспечивает все отрасли народного хозяйства орудиями труда и является основным потребителем металла, пласт­масс, резины и другой продукции разных отраслей промышленности.

* X. 2. Общее понятие о машинах

Машина, механизм совершает своими орудиями те же действия и операции, которые ранее теми же орудиями совершал человек.

Для выполнения этих операций машина или система машин должна, ио-иервых, приводиться в движение, во-вторых, передавать силу днпжепия, в-третьих, иметь соответствующие орудия, воздействую­щие на предмет. Этим трем операциям соответствуют три части системы машин. К. Маркс отмечает: «Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: маши­ны— двигателя, передаточного механизма, наконец машины-орудия, или рабочей машины» \.

Главное место в системе машин занимает рабочая машина. Имен­но она воздействует на предмет труда. От ее совершенства зависят полнота и скорость выполняемых операций. Рабочая машина может выполнять только основные операции, часть вспомогательных опе­раций или все операции без содействия человека. Эти ступеии разви­тия рабочей машины свидетельствуют о степени механизации и ав­томатизации процесса. К. Маркс отмечает: «Когда рабочая машина ш.шолняет все движения, необходимые для обработки сырого мате­риала без содействия человека и нуждается лишь в контроле со сто­роны рабочего, мы имеем перед собой автоматическую систему ма­шин, которая, однако, способна к постоянному усовершенствованию н деталях» ².

В век научно-технического прогресса трехзвенная система машин заменяется четырехзвенной системой машин: контрольные функции ми работой системы машин берет па себя система машин и приборов. 1'ол1>человека в производстве сводится к наблюдению за регулирую­щим устройством системы машин, пуском их в действие, наладкой.

Все машины могут быть разделены на^дщбшщпие jrpynnbi₄ или классы: машины-двигатели и машины-орудия (рабочие машины). 15 зависимости от фушош_и_-Ьхе машины подразделяют на средства производства, предметы потребления, средства обороны. Машины-двигатели преобразуют один вид энергии в другой. Например, энер­гии воды превращается в механическую, механическая — в электри­ческую или электрическая энергия превращается в механиче­скую н т. д.

Машины-орудия, воздействуя на предмет, производят изменение фирмы, свойства и качества предмета труда.

Габочие машины служат для преобразования какого-либо вида :>11<>рпшв конкретную работу для обработки данного продукта. На-

Мгр; металлорежущий станок — это рабочая машина, на которой с помощью режущих инструментов обрабатываются изделия из ме­талла, пластмассы и других материалов в соответствии с заранее за-дншкш формой и размерами. 1'нГючие машины по своему—назначениддi делятся- на технологи­ческие, применяемые в различных технологических процессах (ли­тейные, кузпечпо-прессовые, сварочные, металлорежущие, деревооб- ывпющие, текстильные, пищевые, горные, счетные, сельскохо-IIIчпенные п др.), транспортные (тепловозы, теплоходы, тракторы,   1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 4, с. 156. 2 Л е н и н В. И. Полп. собр. соч., т. 36, с. 116. М a |i к с. К. К; Тим (lie, с. Л',12. ал. М., 1969, т. I, с. 384, автомобили, самолёты и т. п.), транспортирующие (подъемные и мо­стовые краны, конвейеры, эскалаторы и др.). Каждая рабочая машина имеет три основных механизма: двига­тельный, передаточный и исполнительный. Двигательные и передаточные механизмы служат для передачи или, вернее, для осуществления движений, необходимых для рабо­ты исполнительного механизма. Если рабочая машина, кроме рабочих ходов, производит без по­мощи человека и холостые ходы, то такая машина называется авто­матом. Автоматизация освобождает человека от тяжелого физическо­го труда. Такие функции, как управление, контроль и регулирование машин, полностью или частично выполняются автоматическими уст­ройствами. С развитием техники машины становятся все сложнее. Сейчас десятки машин объединяются вместе, происходит комбинирование машин. Создаются угольные, зерновые и другие комбайны, которые осуществляют несколько операций. Усложнение машин осуществля­ется при одновременной автоматизации их работы. X. 3. Виды машиностроительных производств Маш и построен и е, как уже отмечено, выпускает самую раз­нообразную продукцию, начиная от простейших орудий и предметов и заканчивая сложными автоматическими линиями, авиационной, косми­ческой техникой, электронно-вычислительными машинами. Оно обе­спечивает все отрасли хозяйства орудиями труда и является основ­ным потребителем металла, пластмасс, а также использует продук­цию деревообрабатывающей, легкой, стекольной и других отраслей промышленности. В машиностроении сильно развиты специализация и кооперирование предприятий, что существенно влияет на его раз­мещение. Для всех машиностроительных производств (предприятий) ха­рактерно наличие заготовительных производств (получение литья, поковок, шхамповок), которые выделяются в.отдельные цехи, обра­батывающих производств (цехов), где осуществляется механическая, термическая, электрохимическая и другие виды обработки деталей, сборочных производств, где из поступающих деталей собирают го­товое изделие, вспомогательных производств (цехов), которые, вклю­чают инструментальные, ремонтно-механические, модельные, энер­гетические, тарные, транспортные и другие цехи. Вспомогательные цехи обеспечивают нормальную работу основных цехов, обеспечи­вая их инструментом, тарой, энергией, моделями и т. п., своевремен­но ремонтируя оборудование. Отдельные производства (цехи) в со­ставе предприятия могут отсутствовать, если завод, кооперируясь с другими предприятиями, получает заготовки, тару и т. п. Производимая машиностроительными заводами продукция может быть массовой, а может быть единичной. В зависимости от количе­ства изготавливаемой продукции все производства делятся на три вида: единичное, серийное и массовое. При единичном производстве изделие изготовляется в одном эк­земпляре. Серийное производство имеет дело с изготовлением изделий пар­тиями или сериями, которые единообразны по размерам и конструк­ции. Количество деталей в партии или количество машин в серии мо­жет быть различным. Массовым производством называют такое, в котором при боль­шом количестве.одинаковых изделий производство их ведется непре­рывно. При этом виде производства за каждым станком закреплена одна операция, отсутствуют переналадки станка для других опера­ций, станки расположены но технологическому процессу. Оборудова­ние можно применять специальное, широко используют специаль­ный режущий и измерительный инструмент, можно ввести автомати­ческое транспортирование деталей. Машины и механизмы состоят из соединенных между собой де­талей. Деталь — это составная простейшая часть машины. Отдельные машины, например самолет, имеют более 100 тыс. деталей. Детали различаются по форме, размеру, назначению и материалу. К каждой детали и редъявлнютен требования по надежности п долговечности. По сиоему назначению детали машин подразделяются на корпус­ные, детали для передачи движения и крепежные. Первые — это ра­ми, стойки, станины, коробки и др., детали второй группы — валы, оси, зубчатые колеса, шкивы, шатуны, муфты и другие, крепежные детали — болты, гайки, шурупы, шпонки и т. п. Применяются также-поддерживающие детали — кронштейны, упоры, стойки. " X. 4. Литейное производство .11 и т е й н о е производство — процесс получения деталей или заготовки путем заливки жидкого металла в соответствующие, за­ранее приготовленные формы, соответствующие нужной заготовке п, детали. Полученная деталь называется отливкой. Полыпииство литых деталей получают из серого чугуна благода­ри его высоким литейным качествам. Применяется также стальное литье п цветное литье. В литейном производстве применяют три рода фирм: разовые, полупостоянные и постоянные-Газовые формы изготовляют из формовочных песчапо-гл инистых cMcccii. Чтобы освободить застывшую готовую отливку, такие формы разрушают после каждой заливки. Полупостоянные формы — кера­мические—применяют при отливке изложниц, плит и других дета­лей простом конфигурации. Они выдерживают от 5 до 100 заливок металла. Постоянные формы — из чугуна или стали — используют для из-ничщ.чгнпн нескольких сот тысяч отливок простой и средней конфи- i уран.... л чугуна, стали и цветных металлов. Кроме oT.'iiiiiivii в земляные формы, получили распространение друше гпосоои лпп.я: а) литье в металлические формы (кокили), и) лиII.с под давлением, в) центробежное литье, г) точное, или               „ Стержневой. Стержень ящик так называемое прецизионное, ли­тье и др. В разовых земляных формах отливается до 90% литых загото­вок. Для производства отливок в земляных формах необходима мо­дель изделия. Модели изготавли­вают из дерева, металла и других материалов. Учитывая усадку за­ливаемого металла, модель дела­ют больше, чем. должна быть от­ливка (на 1—2%). Рис. 12. Стержень стержпевой ящик Стержневой ящик — фор­ма для изготовления литейных стержней, создающих внутреннюю полость отливки. Стержневые ящики.— деревянные или метал­лические — обычно делают из двух половин, в разъеме которых создается внутренний профиль де­тали, увеличенный с учетом усад­ки металла (рис. 12). О п о к и — бездонные ящики (рамки), в которых создается форма. Делают их из дерева, иног­ да из чугуна или алюминиевых сплавов. Для удержания смеси у болыних опок внутри делают Рис. 13. Собранная литейная форма вспомогательные ребра, (в разрезе); Формовочные и стержневые /,2 — опока; 3 — полость формы; 4 — стер- гмргтт ттрпбтпяиммр пня ичгптгт жечь; 5-литник; tf-формовочная скесь; СМеСИ, НеООХОДИМЬШ ДЛЯ ИЗГОТОВ- 7 — выпор. ления разовых форм и стержней, состоят из смеси песка и глины. Для связи смесей добавляют спирто-сульфидную барду, минеральные и растительные масла, цемент и другие крепители. Расход формовочных смесей в 4—8 раз превыша­ет объем отливок. В целях экономии расхода свежего песка и глины в большом количестве используют старую землю из выбитых форм. Формовку производят ручным или машинным способом. Машин­ная формовка применяется главным образом при массовом и серий­ном литье. При этом механизируют в основном две операции: 1) за­полнение и уплотнение смесей в опоках, 2) извлечение моделей из форм. Изготовление стержней можно производить ручным или машин­ным способом. Для прочности стержни снабжают металлическими каркасами. Установку стержней в форму производят после удаления моделей. Литниковая система, т. е. каналы, по которым .расплавлен­ный металл будет поступать в форму, создается специальными моде­лями при формовке (рис. 13). Для получения хорошей отливки исходный материал должеп об­ладать текучестью, т. с. расплавленный металл должен хорошо за­полнять литейную форму, малой усадкой — большая усадка металла дает в отливке раковины, трещины, т. е. приводит к браку, легкоплав­костью — чем меньше температура плавления металла или сплава, тем легче получить отливку. Чугун занимает первое место среди литейных материалов. Се­рый чугун — самый дешевый из применяемых в литейном производ­стве металлов и сплавов. Стальное литье занимает второе место в литейном производстве. Литейные свойства стали уступают литейным .свойствам чугуна (тем­пература плавления — около 1500°, меньшая текучесть, усадка — до 2,5%). Но стальные отливки имеют высокую прочность и вязкость. Для производства отливок из цветных металлов применяют глав­ным образом сплавы алюминия, магния и меди. Невысокая темпера­тура плавления, большая текучесть сплавов цветных металлов явля­ются их отличительными особенностями. Кок и л ьн о е л и т ь е представляет собой литье в постоянные металлические формы. Заполнение металла происходит под действием его силы тяжести. Получаемые отливки имеют чистую наружную по­верхность, большую точность размеров, идентичность деталей, зали­тых в одну и ту же форму. Литье под давлением является разновидностью кокиль­ного литья. .Этот способ обеспечивает большую точность размеров отбивок, в большинстве своем не требующих дальнейшей механиче­ской обработки. В ряде случаев применяют вакуумное литье, выкачи-ная из формы воздух. При центробежном литье залитый в форму металл подвергают дсйс'пшю jieu"rjwj5c2KijbDLi™^ Ф°Е*Ш-?Ркруг^вд^ -iliLjiCJ1- Отливки, полученные этим способом, имеют йодьшую плот- iiocTi. и высокое качество. ~~ " "" "Литье но выплавляемым моделям применяется для мелких дета­лей и режущего инструмента. Модель изготавливают из легкоплав­кого материала (воск, парафин, стеарин и др.) в гипсовых или ме­таллических формах. Прогрессивной формой литья является литье в оболочковые (кор­ковые) формы. Они состоят из двух тонкостенных оболочек, скреп­ленных между собой. Технологический процесс сводится к следую­щему. М_еталлич:еску_10|_плиту__с закрепленной на ней половинкой металлической модели нагревают до 220—280°, смааываюл1 ее эмуль-eneii, чтобы yiie пристыла формовочная масса, и засыпают формовоч­ной смесью (песок со смолой). Соприкасаясь с горячей моделью, смола, оплавляясь, обволакива­ет песчинки, и смесь становится пластичной, тестообразной. При дальнейшем нагреве в печи до 250—380° слой смеси затвердевает, смола переходит в неплавкое состояние. Обе полуформы скрепляют п устанавливают для заливки. После затвердевания металлокорковая форма разрушается, а отливка освобождается. Применение коркового литья в 10 раз сокращает расход формовочной смеси, X. 5. Кузиечно-штамповочное производство В машиностроении много деталей получают давлением — ковкой, штамповкой и прессованием. Результат ковки — металлическая за­готовка нужной формы, которая называется поковкой. Основными операциями свободной ковки (свободная ковка — изготовление оди­ночных поковок) являются: осадка, вытяжка, прошивка, рубка, изгибание, закручивание, кузнечная сварка. При осадке уменьшается длина заготовки, а поперечное сечение увеличивается. Если осадка производится па одном участке заго­товки, то ее называют высадко^. Вытяжка увеличивает длину по­ковки за счет уменьшения поперечного сечения (рис. 14). Прошив­кой получают сквозные отверстия в заготовке. Рубкой отделяют от заготовки часть металла. Изгибанием (гибкой) заготовку изгибают под необходимым углом; Закручиванием изгибают часть заготовки по отношению к другой вокруг общей оси. Кузнечной сваркой соединяют в одно целое куски металла или концы заготовки. В месте соединения производят нагрев до пластиче­ского состояния, затем -ударами молота или давлением соединяют свариваемые концы. Рис. 14. Некоторые опе­рации свободной ковки Горячая штамповка (штамповка — обработка материалов давлением с помощью специальных штампов) более целесообразна при серийном и массовом производстве. Штам­повка в десятки раз производительнее свобод­ной ковки. Стоимость же штампов окупается в короткий срок. Штамповку с предваритель­ным подогревом называют горячей штампов­кой. Холодная штамповка производится бе;; подогрева. При штамповке заготовка изменя­ет форму при сдавливании ее между нижним и верхним штампами, в которых вырезана об-ратпая копия готовой поковки. Течение ме­талла здесь ограничено рабочей поверхностью полости (ручья) штампа. Такую штамповку называют объемной в отличие от листовой, где исходный материал — прокатанные ли­сты, полосы или свернутые в рулоны ленты. Холодная объемная штамповка (холодная высадка или выдавливание) применяется для изготовления мелких металлических изделий: заклепок, болтов, гаек, шурупов, шплинтов, железнодорожных костылей, шариков и роли­ков подшипников качения, гвоздей, колец, пробок и т. д. Исходными материалами при этом являются проволока и калиброванные прутки из стали, цветных металлов и их епда - ВОВ. Холодную высадку производят в основном на кузнечпо-высадоч-пых автоматах, дающих точность, близкую к точности деталей, изго­товленных на металлорежущих станках. Листовая штамповка дает большую точность размеров поковки и почти не нуждается в даль­нейшей механической обработке. Штампы для листовой штамповки имеют две основные части: нижнюю неподвижную часть — матрицу, которая кренится к основа­нию штампа, и пуансон — подвижную часть штампа. Для отделки поверхности поковки, повышения точности ее размеров и получения точного веса применяют чеканку (калибровку), являющуюся отде­лочной операцией. Чеканку выполняют в специальных штампах с ручьями, форма которых соответствует конфигурации поковки и требуемым размерам. К у з н е ч и о - п р е с с о в о е оборудование включает молоты и прессы. Молот — машина ударного действия, деформирующая ме­талл. Мощность молота определяется весом падающих частей. В за­висимости от способа подъема падающих частей молоты делят на пневматические, паровоздушные и-рычажные (штамповочные — па­ровоздушные, фрикционные и винтовые). Кроме того, молоты под­разделяют на молоты простого и молоты двойного действия. Первые производят удар только за счет веса падающих частей, а вторые, кроме энергии падающих частей, имеют дополнительные усилия (па­ра, воздуха): Прессы воздействуют на поковку не ударом, а давлением. При работе они не вызывают сотрясения почвы и более глубоко деформи­руют металл, чем при ковке. К ним относятся гидравлические прес­сы, парогидравлические, фрикционные, винтовые. X. 6. Сварочное производство ("варка — это технологический процесс получения неразъемного соодипения металлических изделий путем их совместного давления млн нагрева. При сварке плавлением в месте соединения образуется жидкая ванночка из расплавленных кромок соединяемых частей и присадочного материала. При затвердевании металла в зоне сварки образуется сварочный шов, имеющий литую структуру и соединяю­щий свариваемые части в одно целое. 15 зависимости от расположения свариваемых частей различают несколько видов сварных соединений — стыковое, угловое, внахлест­ку, тавровое (рис. 15). 15 сварку плавлением входят: а) электродуговая сварка (уголь­ной, металлической дугой и др.) (рис. 1С); б) газовая сварка; в) ар-пню-дуговая сварка и др. Наиболее распространенным видом сварки является электродуговая — изобретение русских ученых и инженеров. Новыми видами сварки становятся электронно-лучевая сварка, осуществляемая мощным лучом электронов в вакууме, ультразвуко­вая, диффузионная и другие.                       \\\\\\\\\\\> Рис. 15. Типы сварных соединений: / — встык; 2 — внахлестку; 3 — угловое; 4 — тавровое Рис. 16. Дуговая электрическая сварка: / — металлический электрод; 2 — сваривае­мые детали; 3 — сварной шов X. 7. Обработка металлов резанием и классификация металлорежущих станков Для того чтобы придать большую точность детали, заготовку, полученную литьем, ковкой, штамповкой, необходимо подвергнуть механической обработке. Удаляемый с заготовки металл называется припуском. Отход металла в стружку составляет 5—15% от веса заготовки. Процесс снятия припуска осуществляется на металлорежущих станках разного назначения. Движения рабочих органов станка де­лятся на основные и вспомогательные. Основными называют движе­ние резания (главное движение) и движение подачи. Вспомогатель­ные движения станка, во время которых идет подготовка к процессу резания, называют холостыми движениями или холостыми ходами. Главное движение поглощает почти 98% мощности, необходимой для осуществления резания, около 2% мощности идет на движение подачи. Скорость главного движения принято называть скоростью резания, она во много раз больше, чем скорость движения подачи. Скорость резания измеряется в метрах в минуту (м/мин). Металлорежущие станки состоят из разных частой и деталей, включающих двигательные, передаточные и исполнительные меха­низмы. По назначению станки можно подразделить на: а) общего назначения (универсальные), имеющие большой диапазон примене­ния; б) специализированные, предназначенные для деталей одного из немногих наименований, имеющих сходную форму, но разные размеры, используемые главным образом в серийном производстве; г) специальные, изготавливаемые для определенных деталей и опе­раций. Станки этого рода предназначены для массового производства. Станки подразделяются на группы в зависимости от характера производимой обработки — токарные, сверлильные, фрезерные, шли­фовальные, строгальные и др. Токарные станки, составляющие примерно 40—50% всего оборудования заводов, применяются для всех видов обработки по­верхностей и многих других операций. Режущими инструментами в основном являются резцы различной конструкции, сверла, метчики и др. Сверлильные станки различных типов применяют в меха­нических и ремонтных цехах для образования различного рода отверстий, которые получают в результате сверления. Режущим ин­струментом для обработки отверстий являются сверла, развертки, зен­керы, метчики и расточные резцы. К этой же группе станков отно­сятся горизонтально-расточные и координатно-расточные станки. На последних растачивают точные отверстия с расстояниями между ося­ми, выдержанными с точностью до 0,003—0,005 мм. Без этих станков не может существовать ни один завод точного машиностроения, так как они необходимы для изготовления различного рода приспособле­ний, эталонных деталей, кондукторных плит с точными расположе­ниями растачиваемых отверстий, а также производят фрезерные, сверлильные и фасонные работы. Шлифовальные станки обрабатывают разнообразные по­верхности абразивными инструментами. Благодаря высокой твердо­сти абразивных зерен шлифованием можно обрабатывать металлы любой твердости, обеспечивая высокую чистоту шлифуемой: поверх­ности. Фрезерные станки используются для обработки плоскостей, пазов, канавок, фасонных поверхностей. При работе на них применя­ются разнообразные фрезы (многолезвийные инструменты): цилинд­рические, торцовые, дисковые, комбинированные, модульные и др. Строгальные, долбежные и протяжные станки применяются в основном для тех же работ, что и фрезерные. Особенностью этих стликов является то, что движение резания прямолинейно-поступа-телыю-возвратное. На строгальных станках режущими инструмен­тами являются резцы. Протяжные станки применяются при массовом и крупносерий­ном производстве для обработки круглых и фасонных отверстий, шпоночных пазов и т. д.