Технико-экономическое обоснование выбора метода защиты от коррозии

Выбор вида покрытия зависит от условий, в которых эксплуатируется каждая металлическая конструкция и хранится каждое изделие, материал и заготовки. Так, для защиты изделий, не подвергавшихся механическим воздействиям и находящихся в жилых помещениях, зача­стую достаточно нанесения однослойного лакокрасочно­го покрытия или соответствующей химической обработ­ки поверхности металла — оксидирования или фосфатирования. Для защиты металлических конструкций — же­лезнодорожных мостов, подъемных кранов, портовых сооружений, железнодорожных вагонов, наружных дета­лей автомашин, велосипедов и др., подвергающихся воз­действию атмосферы, применяются уже более сложные по составу лакокрасочные покрытия.

Во многих случаях кроме защиты от коррозии в ат­мосферных условиях необходимо также придать изделию декоративный вид. Примером может служить отделка легковых автомобилей, мотоциклов и т. п., где умело со­четаются полимерные лакокрасочные покрытия с трех­слойным металлическим покрытием (медь — никель — хром).

Требуемую коррозионную стойкость конструкции можно полностью обеспечить в ряде случаев пра­вильным выбором металла (его химического состава, термообработки и снижением шероховатости поверхно­сти). Следует не допускать контакта металлов со значи­тельной разностью потенциалов: обеспечивать в соответ­ствующих случаях для одних изделий герметизацию, а в других — вентиляционные устройства и т. п.

При выборе метода защиты необходимо учитывать как его технические показатели, так и конструктивные особенности изделий. Для деталей, работающих при по­вышенных температурах, не следует применять обычные лакокрасочные покрытия. Для трущихся деталей нельзя применять фосфатирование, повышающее коэффициент трения. Детали с резкими переходами и с внутренними полостями трудно покрыть с помощью электроосажде­ния. При защите от коррозии и отделке приборов и изде­лий радиоэлектроники приходится применять самые раз­личные металлические покрытия, так как различным деталям необходимо придать (кроме целей защиты) то­варный вид и функциональные свойства.

Существенную роль при выборе метода защиты играет экономика. Стоимость защиты должна находить­ся в соответствии со стоимостью защищаемой конструк­ции. При защите дорогостоящего точного механизма возможно применение относительно дорогих способов защиты, например драгоценных металлов, многослойных

покрытий, осаждения сплавов и т. п. В наиболее простых случаях (например, защита мостовых сооружений) приме­няются более дешевые способы - лакокрасочные покры­тия. Решающее значение имеет экономический эффект от применения данного метода защиты. Наиболее дешевые методы защиты — лакокрасочные покрытия и протектор­ная защита. Самое дешевое из металлических покры­тий - цинковое, однако цинк является металлом, содер­жание которого в природе близко к исчерпанию. Более дорогими металлическими покрытиями являются лату­нирование, меднение, свинцование, лужение и особенно никелирование и хромирование. Фосфатирование и окси­дирование по стоимости близки к лакокрасочному.

 

34, 35 Цветные металлы и сплавы. Классификация. Область применения

Цветные металлы представляют собой промышленное название металлов за исключением черных металлов (железа и сплавов на его основе).

Цветные металлы разделяют на легкие, тяжелые, тугоплавкие, благородные, редкие.

Цветные металлы - это золото и алюминий, серебро и никель, медь, платина, титан и многие-многие другие. Это 83 элемента периодической системы Менделеева, применяемые во всех областях человеческой деятельности. Цветные металлы всегда были и будут востребованы как отечественной так и мировой промышленностью. Без цветных металлов немыслимо развитие современной науки и техники.

Цветные металлы - это медь, цинк, никель, олово, свинец, кадмий, хром и алюминий.
Цветные металлы для ювелирных украшений используют в виде сплавов, которые выглядят как драгоценные металлы. К основным элементам сплавов относятся медь, никель и цинк. Медь – мягкий, тягучий материал красного цвета, который легко можно преобразовать в тонкие листы и вытянуть в проволоку. Медь добывают из руд, а также ее можно найти в самородках. Цинк – легкоплавкий, хрупкий материал синевато-белого цвета. обавление цинка в сплавы делает их более светлыми и снижает температуру плавления. Никель – твердый, тугоплавкий, не изменяющийся на воздухе металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском. Алюминий – легкий, очень пластичный, мягкий металл серебристо-белого цвета. Алюминий часто применяют при производстве различных украшений и предметов быта. Сплавы цветных металлов используются для получения ювелирных украшений Латунь – сплав меди с цинком. Она имеет желтоватый цвет, который похож на золото. Ее используют для изготовления изделий ювелирной продукции. Латунь представляет собой сплав, состоящий из следующих элементов: медь (60,5-97%); остальное - цинк. Плотность 8450 8700 кг/м3, температура плавления 900 - 1050 C. Латунь обладает высокой стойкостью против коррозии во многих средах, хорошо обрабатывается. Благодаря хорошей обрабатываемости давлением, широкому диапазону свойств, красивому цвету и сравнительной дешевизне латунь наиболее распространенный медный сплав. Использование латуни основывается, в первую очередь, на ее высокой коррозионной стойкости, как в холодном, так и в горячем виде. Как правило, медные сплавы не подвержены коррозии в окружающей среде, однако, в ряде случаев, защита поверхности изделий из этих сплавов является необходимой. Мельхиор – сплав, содержащий 80% меди и 20% никеля, серебристого цвета, с плотностью 8,9 г/см3. Он хорошо обрабатывается, обладает высокой тягучестью, высокопластичен. Он используется для изготовления столовых и чайных приборов, посуды, портсигаров и т.д. Изделия из мельхиора покрывают слоем серебра, придать им более лучший внешний вид.
Нейзильбер – сплав серебристого цвета. Используется для создания столовой посуды, приборов и других изделий. Изделия из нейзильбера очень похожи на серебряные. Алюминиевые сплавы представляют собой металлы серебристо-белого цвета, обладающие малой плотностью, хорошей тепло- и электропроводностью, высокой коррозийной стойкостью и пластичностью. По химическому составу подразделяются на алюминий особой, высокой и технической чистоты. Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления, способности к термической обработке и присущим им свойствам. Благодаря своим свойствам, алюминиевые сплавы служат хорошими материалами для легких поршней, применяются в вагоно-, автомобиле- и самолетостроении, в пищевой промышленности, в качестве архитектурно-отделочных материалов, в производстве осветительных отражателей, технологических и бытовых кабелепроводов, при прокладке высоковольтных линий электропередачи. Бронза представляет собой сплав меди с разными химическими элементами, главным образом, - металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий, хром и др.). Соответственно, бронза называется оловянной, алюминиевой, бериллиевой и т.п. Бронзой не называют сплавы меди с цинком и никелем. Оловянная бронза - древнейший сплав, выплавленный человеком. Первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углём. Значительно позднее, бронзу стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов. Бронза применялась в древности для производства оружия и орудий труда, украшений, монет и зеркал. В средние века большое количество бронзы шло на отливку колоколов. До середины 19 в. для отливки орудийных стволов использовалась так называемая пушечная (орудийная) бронза - сплав меди с 10% олова. В 19 в. началось применение бронзы в машиностроении (втулки подшипников, золотники паровых машин, шестерни, арматура). Особенно ценными для машиностроения оказались антифрикционные свойства и стойкость против коррозии оловянных бронз. В развитых промышленных странах появилось большое число марок машинных бронз разного состава, содержавших до 10-15% олова, до 5-10% цинка, а также небольшие добавки свинца и фосфора. Сплавы меди - в основном, латуни, т.е. медные сплавы, содержащие от 5 до 45% цинка. Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), а с содержанием 20-36% Zn - желтой (альфа-латунью). Латуни применяются в производстве различных мелких деталей, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Сплавы меди с оловом, кремнием, алюминием или бериллием называются бронзами. Например, сплав меди с кремнием носит название кремнистой бронзы. Фосфористая бронза (медь с 5% олова и следовыми количествами фосфора) обладает высокой прочностью и применяется для изготовления пружин и мембран. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов меди, а пластичность у однофазных. Твердые сплавы - это материалы, обладающие высокой твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур. Твердые сплавы - износостойкие материалы с большой твердостью, которая незначительно меняется при нагреве. Выделяют литые и спеченные (металлокерамические) твердые сплавы. Последние получают методами порошковой металлургии из твердых карбидов металлов, сцементированных пластичным металлом-связкой. В основном, твердые сплавы изготовляют на основе карбидов вольфрама и титана при различном содержании кобальта. Твердые сплавы применяют для изготовления наплавкой бурового и режущего инструмента.

4.Оценка эффективности технологии Эффективность технологий определяет эффективность всего пр-ва.Для оценки технологий применяются различные критерии, отражающие интересы, как национальной экономики, так и отдельных предприятий. Принятые по существующим в РБ нормативным документам оценки технологии включают:- новизну технологии;- технический уровень и преимущества по сравнению с аналогами;- удельную материало- и энергоемкость;- соответствие национальным интересам.Выбор технологии является определяющим моментом при организации пр-ва. Для этого необходим всесторонний и объективный анализ возможных решений. Уровень новизны технологии может оцениваться по кол-ву патентов (или) лицензий, защищающих ее, а так же по результатам экспертной оценки, сравнительного анализа. Оценка перспективности технологии тесно связана с прогнозированием развития технологий, проводимым на различную глубину. Важным показателем эффективности технологий является ее интенсивность Характеристикой функционирования технологии является технологическая управляемость. Для оценки технологий вводится критерий технологической безопасности и степени экологического влияния технологии. Уровень безотходности технологии оценивается не только по степени использования сырья, но и по возможности складирования и переработки отходов. Выбор технологии невозможен без оценки ее экономической эффективности, для чего производятся специальные расчеты. В качестве экономических показателей технологии применяют такие критерии эффективности производства, как производительность, энергоемкость. Оценивая технологии, следует учитывать общие условия производства, например, наличие материальных ресурсов, техническую осуществимость внедрения, отношение окружения и др. 24. Материаловедение. Понятие и задачи. Влияние на р-е эк-ки. Материал – это объект, обладающий определённым составом структурой и свойствами, предназначенными для выполнения определённых функцийМатериаловедение – наука, занимающаяся изучением свойств материала при различных воздействияхЗадачи материаловедения: 1. создание новых материалов позволяет создавать новые изделия и технологии; 2. решение проблем истощения природных ресурсов и поддержание высоких темпов развития.Производство новых материалов является одной из сторон развития экономики Материаловедение изучает структуру и свойства материалов, также закономерности изменении материалов при различных обработках и эксплуатации. Несмотря на множество материалов, они обладают общими элементами, например, на микроуровне. При классификации материалы объединяются и группы, по общности строения, по назначению, но свойствам. Материаловедение основывается на естественных науках: физике, химии. Изменение роли материалов в производстве ведет к изменениям в экономике. Одна из главных задач в экономике последних лет разработка и реализации стратегии получения максимальной выгоды от развития материаловедения. Прогресс в производстве новых материалов определяет темпы роста ключевых секторов экономики. В свою очередь, новые направления производства требуют развития новых материалов. Одной из задач материаловедения является создание материалов, которые могут решать проблемы ограниченности природных ресурсов, обеспечивать экономическое развитие общества, сохранять конкурентоспособность, продукции на рынках. Решение задач импортозамещения в отечественном производстве тесно связано с материаловедением. Как создание, и применение новых материалов необходимо обосновывать на технико-экономическими расчетами. Одним из методов обоснования выбора материалов может быть «многофакторный анализ полезности». этот метод позволяет оценить полезность того или пне)!о варианта изделия по зависимости между его установленной стоимостью и показателем качества (например, между ценой изделия и его весом) при условии обеспечения основных нормативных требований к изделию. При сравнительном анализе важным часто оказывается выбор не только материала, но и процесса, поскольку затраты на производственно-технологический процесс могут существенно менять стоимость изделия.Для некоторых производств стоимость деталей оказывается менее важной, чем достижение соответствия изделия техническим условиям. Однако и в этом случае необходимо обеспечивать конкурентоспособность продукции. Развитие производства и применение новых материалов сдерживается рядом объективных и субъективных факторов, стремлением избежать риска у производителей и потребителей материала, лоббированием производства в отраслевом, государственном и глобальном масштабах, возможной технологической и экологической опасностью новых производств. 25. Технико-экономическая оценка материалов. Для правильного применения и эффективного использования материалов необходимо знать их основные свойства. Эти свойства можно объединить в группы, характеризующие:- физические свойства: объемная и удельная масса, плотность, пористость;- механические свойства: прочность, твердость, истираемость, сопротивление удару, изгибу и др.;- взаимодействие материалов с влагой: влажность, водопоглощение, гигроскопичность, влагопроницаемость;- реакцию материала на температурные воздействия: теплопроводность, огнестойкость, огнеупорность;- реакцию материалов на действие окружающей среды: водо- и морозостойкость, атмосферостойкость, сопротивление солнечной радиации, химическая стойкость.Используемые в производстве материалы могут находиться в различных фазовых состояниях.По назначению материалы можно разделить на две группы: конструкционные и специальные. Значимость тех или иных свойств материала зависит от условий эксплуатации его. В определенных условиях определяющими могут быть специальные свойства: электропроводность, звукопроводность, сопротивления радиационным излучениям, которые по своей природе могут быть отнесены к физическим характеристикам.Свойства материалов зависят от их строения и условий образования. Все качественные характеристики материалов имеют количественные выражения в соответствующих единицах измерения. Масса определяется с учетом состояния материала, например, количества содержащейся в нем влаги. Плотность материала - это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии или содержание твердого вещества в единице объема. Пористость показывает степень заполнения материала порами и определяется отношением объема пор к общему объему материала, Механические характеристики показывают способность материала противостоять внешним силовым воздействиям. Прочность характеризует способность материала сопротивляться разрушению под действием сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Под влиянием этих сил материал может подвергаться сжатию, растяжению, кручению, изгибу, срезу. В общем виде прочность можно определить как отношение силы к площади материала. Твердость характеризует способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала, измеряется в специальных единицах по шкале твердости. Истираемость характеризует сопротивление действующим на материал нагрузкам, вызывающим его постепенное разрушение с поверхности путем отрыва и удаления мелких частиц. Величина истираемости характеризуется потерей массы материала на единице площади, подвергаемой истиранию. Сопротивление износу определяется комплексной оценкой факторов, например, одновременному сопротивлению ударным нагрузкам и истиранию.Водопоглощение это максимальное количество влаги, которое может поглотить материал при полном водонасыщении. Водопоглощение материала зависит от степени заполнения различного вида пор, имеющихся в материале, влагой. Определяется отношением разности весов влажного и сухого образца к весу сухого образца (весовая влажность) или объему образца (обьемная влажность) и измеряется в процентах.Гигроскопичность характеризует способность материала поглощать влагу из окружающей среды, например, паров воды из воздуха.Водопроницаемость материала - это способность его пропускан, воду под давлением через определенную толщу материала. Ряд показателей характеризует материалы по их отношению к тепловым воздействиям. а) t плавленияб) точка кипенияв) t деформации хар-т способность мат-ла изменять размеры под влиянием темп.г) теплоемкость спос-сть мат-ла накапливать опр.кол-во теплад) теплопроводность спос-сть мат-ла передавать тепловую энергию через мат-ле) огнеупорность спос-сть выдерживать длительные воздействия tж) огнестойкость сопротивление огню в условиях пожараХимическая стойкость характеризует способность материалов противодействовать разрушительному воздействию химических веществ, контактирующих с материалом. Способность материалов пропускать или поглощать радиационные или электромагнитные излучения, оценивается по величине ослабления потока, проходящего через единицу толщины материалаПод долговечностью понимается способность материала сохранять свои свойства в условиях эксплуатации под комплексным воздействием внешних факторов.