Реферат Зварювання нікелю

Страница 1 из 3 | Следующая страница

року міністерство освіти Російської Федерації

Департамент освіти та Пермській області

Професійне училище №52

Письмова дипломна робота

на задану тему: “Зварювання нікелю”

      Випускник: Березін В.А.

                                                                                                           Спеціальність:

     Электрогазосварщик

                                                      Група №18

      Викладач за спецтехнологією

                                                      >Трутнева О.М.

                                                      Робота допущена до

                                                      захисту з оцінкою:

р. Перм


Запровадження


          Знайомство людини з нікелем відбулося, очевидно, набагато раніше н.е..Древние китайці, наприклад, ще III столітті е. виконували сплав нікелю з міддю іцин кому – “>Пактонг”, який було попиту у багатьох країнах.Бактрийци ж ізготавливали від цього сплаву монети. Один із таких монет, випущена 235 року е., зберігається в Британському музеї, у Лондоні.

          Як елемент нікель відкрили 1751 року шведським хімікомКронстедтом, доторий виявив їх у мінераліникелине. Але тоді це мінерал називався по-іншому –купферникель (“Мідний диявол”). Річ у тім, що ще середньовіччі саксонські рудокопи часто зустрічали мінерал червонуватого кольору. Через своєї забарвлення камінь був помилково прийнято ними за мідну руду. Довго намагалися металургивиплавит з цього “мідної руди” мідь, але шансів на успіх було мало більше, ніж в алхіміків, надеявшихся з допомогою “філософського каменю” отримати золото з сечі тварин.

          Можливо, середньовічним аспірантам вдалося надалі науково обгрунтувати цю сміливу гіпотезу. Принаймні, спроб отримати гроші з червонуватого мінералу мідь вже не робили. Аби і далі хто б спокусився цієїпус тієї затією, мінерал було вирішено назвати “мідним дияволом”.

         Кронстедт, мабуть, ні забобонним. Не злякавшись “диявола”, він усе ж зумів одержати зкупферникеля метал, але з мідь, а якийсь новий елемент,которий інарек нікелем.

          Минуло ще півстоліття, і німецькому хіміку Ріхтеру вдалося виділення з руди щодо чистий нікель – сріблисто-білий метал, з ледь вловимимкоричневим відтінком, дуже ковкий і тягучий. Але про виробництві нікелю з промисловою масштабах тоді ще й був промови.

          У 1865 року чималі родовища нікелевих руд виявили Нової Каледонії. Начальником гірського департаменту цієї французької колонії незадовго до подій призначили Жуль Гарньє, який володів виняткової енергією і глибокі знання. Він відразу ж розвинув діяльність, сподіваючись знайти в острові корисні копалини. Невдовзі пошуки увінчалися: надра острова виявилися багатими нікелем. Робота із вшанування енергійного французановокаледонский нікель, у якому мінерал назвалиГарниеритом.

          Через двоє десятиліть у Канаді під час прокладанняТихоокеанской залізниці робочі наштовхнулися на величезні покладимедно-никелиевих руд.

          Ці дві відкриття послужили потужним поштовхом до освоєння промислової добичи нікелю. Приблизно ті роки було відкритий і важливе властивість цього елемента – покращувати якість стали. Щоправда, ще 1820 року знамениту англійський учений Майкл Фарадей провів кілька дослідів по виплавці сталей, містять нікель, але вони ми змогли зацікавити металургів.

          Наприкінці уже минулого століття Обухівський завод (у Петербурзі) отримав відповідальне завдання військово-морського відомства – освоїти виробництво високоякісної дорабельной броні.

         Созданием нової вітчизняної броні зайнявся чудовий російський метавлург іметалловед А.А.Ржемотарский.Напряженная робота невдовзі була успішно завершена. Обухівський завод почав випускати відміннудесятидюймовую броню з нікелевої стали.

          Нині нікелеву сталь використав мирних цілях. З неї виготовляють хірургічні інструменти, деталі хімічної апаратури, предмети домашнього побуту.

          Так само важливе “заняття” нікелю – створення різноманітних сплавів коїться з іншими металами. Ще початку ХІХ століття металургів і хіміків охопила “епідемія”поисков нового сплаву, здатного повністю замінити срібло виготовлення посуду та їдалень приладів. У ролі “вірусу” виступала солідна премія, обіцяна тому щасливчику, яка зможе створити такий сплав. Ось тоді й згадали про древ ньому китайському сплаві. Майже водночас різним ученим, взяли в основі складпактонга, удалося одержати мідно-нікелеві сплави, дуже подібні досереб ром.

          У 1926 року удалося створитимедно-никелевий сплав, якому булапротивопоказана морська служба. Тепер моряки були твердо впевнені, що трубки не підведуть в скрутну хвилину.

          Зараз число нікелевих сплавів, знаходить широке використання у техніці, у побуті, в ювелірному справі, перевищила 3000!

З сплаву з урахуванням нікелю (до 75 %) виконані турбінні лопаткивоздушного лайнера “>ТУ-104”.

Кілька років тому вчені створили новий сплав –никоси, під назвою як за першим складах назв компонентів: 94% нікелю, 4%кольбата і 2% кремнію (“силіцію”). Випробування показали, щоникоси допоможе створити потужні джерела ультразвуку.

Широкої популярності нікель мав завдяки їхній здібності захищати метали від окислення.Никелирование як охороняє вироби від корозії, а йпредает їм гарний зовнішній вигляд. Веселий відблиск каструль, кавників і саме варів – усе це “витівки” нікелю, тонким шаром якого вкриті багато предметів побуту.

Вперше спробу використовувати цей метал у ролі покриття зробив в 1842 року німецький ученийБетгер. Однак зірвалася домогтися своєї мети, оскільки нікель, що у той час мала техніка, містив сторонні домішки, які перешкоджали гальванічним шляхом наносити покриття. Надзвичайно тонкапленка нікелю надежно охороняє сьогодні залізо, дозволяючи зберегти від корозії величезні кількості цього металу.

Працівники харчової промисловості обізнаний із нікелем з його з'єднанню –карбонилу, який є каталізатором під час виробництва маргарину і майонезу.

На початку нашої століття власник Санкт-Петербурзького свічкового істеаринового заводів хтось Жуков почав варити мило із застосуванням якогось речовини, секрет якого заповзятливий заводчик остаточно своїх днів беріг у найсуворішій таємниці. Тільки після смерті Леніна з'ясувалося, що загадковим речовиною бувтетракарбонил нікелю, при розкладанні якої вирізняється високодисперсний металевий нікель. От і надає сильне каталітичне дію на процес отвердінняжи рів. З цією каталізатором треба бути обережним: він дуже токсичний – вп'ятеротоксичнее чадного газу.

З сполук нікелю важливе значення має також наявність його окис, використовувана виготовлення лужнихжелезоникелевих акумуляторів.

У періодичної системі нікель розташований поруч із залізом і кобальтом. Будучи багато в чому подібними, ці елементи утворюють так звану тріаду. Любопитно, що з 104 відомих у час елементів при умовах лише члени залізної природи мають феромагнітними властивостями. Ця “сімейственность” доставляє багато клопоту металургам: відокремити нікель від кобальту – за дача ні з легких. Та й інша сусідка нікелю за таблицею елементів – мідь – також дуже неохочерасстается з нею. У природі і кобальт, і мідь, зазвичай,сопутствуют нікелю. Поділ цих елементів – складниймногостадийний процес. Саме з цього нікель вважається однією з найдорожчих і престижних дефіцитних промишленних металів.

У земної корі міститься 0,008% нікелю. Не думайте, що це замало. Загальне доличество нікелю оцінюється приблизно 10 тонн.

Поразведанним запасам нікелю Україна займає одне з перших місць у світі. Серед капіталістичних країн провідна роль видобутку нікелевих рудпринад лежить Канаді.

На відміну від Землі, де нікель зустрічається лише “у компанії” коїться з іншими елі ментами, багато небесні тіла мають чистим нікелем. Якби ви змогли дістати з неба зірку, ви можливо знайшли на ній ізотоп нікелю –никель-80 (Землі цей елемент існує у вигляді п'яти більш легких ізотопів). Питома вага земного нікелю – 8,9 грама на кубічний сантиметр. Назвездах, де щільність малотерии дуже великий (наприклад, на білих карликів), 1 кубічний сантиметр нікелю важить тонни!

У досить у великих кількостях космічний нікель потрапляє й на форумі нашупла немає. За підрахунками радянських вчених, щороку кожен кв. км мирового океану падає як метеоритів до 250 грамів нікелю.


Технологічна частина



          При зварюванні нікелю виникають такі труднощі:

· поглинання газів рідким металом і різке зниження їх розчинності при пере ході металу у твердий стан, що зумовлюєпористости шва. Тож ліпше застосовувати праву зварювання, що дає уповільнене охолодження металу шва, що зменшує пористість;

· освітутугоплавкой окису нікелю, має температуру плавлення 1650 -1660°С. Видалення окислів здійснюється з допомогою флюсів:плавленой бури; суміші з 24% бури і 75% борної кислоти; насиченого розчину борної кислоти в спирті; суміші з 50-ти% борної кислоти, 30% бури, 10% кухонної солі і десяти%углекислого барію. Застосовують і складніші флюси, містять, крім буру і борної кислоти, хлористі сполуки магнію, марганцю і літію, і навітьхлористий кобальт,феррованадий і титановий концентрат.

>Газовой зварюванням нікель зварюється задовільно.Листи завтовшки до $1,5 мм зварюються безприсадочного металу, зотбортовкой крайок на висоту (1 + 1,5) P.S, де P.S – товщина металу, мм.Листи завтовшки до запланованих 4 мм зварюються впритул безскоса крайок. Для великихтолщин роблять односторонній скіс з точки 35-45°.Сваркувнахлестку не застосовують через значних деформацій при нагріванні аркушів.Листи перед зварюванням скріплюютьприхватками через кожні 100-200 мм.Сварку ведуть окремими ділянкамиобратноступенчатим способом.

Полум'я на повинен мати надлишку кисню, що викликає поява пір, анаплавленний метал виходить тендітним. Припустимо застосовувати полум'я з гаком надлишком ацетилену. При зварюванні нікелю потужність полум'я беруть 140-200дм/чацетилена, а під час зварюваннямонельметалла* - 100дм/ч на 1 мм товщини металу. Як присадки застосовують смужку з основного металу чи дріт такої ж складу. Діаметр дроту має дорівнювати половині товщинисвариваемого аркуша. Хорошие результати даєникелевая дріт, яка містить до 2% марганцю і 0,2% кремнію. Межа міцності зварного сполуки 26-28кгс/мм, кут загину до 90°.

Зварюваннянихрома (75-80% нікель, 15-18% хрому, до 1,2-1,4% марганцю), мающего температуру плавлення1390°С малу теплопровідність, не можеобразованиемтугоплавкой плівки окису хрому, яку видаляють механічним шляхом.Сварку слід мати з максимальної швидкістю і перерв. Повторна і багатослойная зварювання викликає тріщини, зростання збіжжя імежкристаллитную корозію металу шва.

Полум'я повинен мати певний надлишок ацетилену. Потужність полум'я 50-70дм/ч ацетилену на 1 мм товщини металу. Застосовуютьфлюс-пасту складу (%): бури 40; борної кислоти 50; хлористого натрію чи фтористого калію 10; флюс розводять на воді. Якприсадочного прутка застосовують смужку зсвариваемого металу шириною 3-4 мм чи дріт знихромаЭХН-80. Післяотжига зварнесоединение має межа міцності 35-45кгс/мм.

Нікель належить до перехіднимd-металлам, лежить у восьмий групіпериодической системи елементів Д.І. Менделєєва і одна із важливих промишленних металів. Чистий нікель має високий міцність і пластичність. Високие пластичні властивості нікель зберігає при низьких температурах. При 20 До межа міцності нікелю сягає 774МПа, а відносне подовження – 48%. Нікель має високої хімічної стійкістю. По опірності корозії він перевершує мідь і латунь, стійкий проти корозії у морській воді, в нейтральних і лужних розчинах солей, сірчаної, азотної, соляної та вугільної кислот. Досить стійкий в розбавлених органічних кислотах і лише стійкий в лугах будь-який концентрації. Температура плавлення нікелю 1 728 До, щільність 870 – 890кг/м, доеффициент лінійного розширення 13,3 *10К.

Нікель широко застосовується у хімічної промисловості виготовлення апаратури, в електронній промисловості для виготовлення деталейелектроваку розумних приладів тавнутриламповой арматури (анодів, сіток, кернів оксиднихкатодов), а також у інших галузях промисловості.Сложнолегированние нікелеві жароміцні сплави є основним конструкційним матеріалом сучасних газових турбін, реактивних і ракетних двигунів, літальних апаратів (диски, лопатки, ротори та інших.). У електрохімічної промисловості застосовуються сплави нікелю з міддю і залізом типумонель і константан виготовлення катодів.

Особливості дифузійної зварювання нікелю та її сплавів визначаються їх свійствами і складом, зокрематермодинамической міцністюокисной плівки, зіпротивлением повзучості ідеформационной здатністю металу. Щирою нікеле при нагріванні утворюється лише одне окиселNIO, має порівняновисо кую пружність дисоціації 1,3 * 10 - 1,3 * 10Па при 1 273 – 1 373 До. Протекель, якd–переходний метал, утворює з киснем стійкийхемосорбированний комплекс. Видалення кисню зумовлено його дифузією під час зварювання вглиб металу. Розчинність кисню в нікелі становить 0,012% при 1 473 До і з поніжением температури збільшується.Расчети показують, що тривалість розчинінияокисной плівки завтовшки 0,005мкм в нікелі за нормальної температури 1 173 – 1 473 До з змінюється і від кількох секунд до десятих часткою секунди. Томуокиснаяпленка на нікелі бракує особливих труднощів ін зварюванні.Электротехнические нікелеві сплави типумонель і константан також утворюють термодинамічно неміцні окисли, близькі до нікелю на інших властивостями, та його зварювання істотно неотличается від зварювання нікелю.Жаропрочние нікелеві сплави єсложнолегированними і мають у своєму своєму складі хром, алюміній, титан, молібден, вольфрам, ніобій та інші елементи, які мають великим спорідненістю до кисню і забезпечуючі високу жаростійкість іжаропрочность. Саме це властивості і ускладнюютьдиффузионную зварювання жароміцних сплавів. Наявність дуже міцної як важкоудалимойокисной плівки, багатий хромом, алюмінієм, титаном, перешкоджає дифузійної зварюванні. Видалення цих окислів з стику пов'язані з протіканням складнихокислительно-восстановительних процесів.

Підвищенняжаропрочности та опору повзучості рахунок молібдену, вольфраму та інших елементів, придушуючихдиффузионную рухливість атомів. Цим обумовлена зустрічалися з більш висока, ніж в звичайних сталей, температурарекристаллизации жароміцних сплавів. Природно, що утруднює отримання зварних сполук способом, сутність якого у використанні процесів дифузії і рекристалізації, утруднено.Термодеформационное вплив при дифузійної зварюванні жароміцних сплавів має бути сильнішим, аніж за зварюванніуглеродистих і низьколегованих сталей. За нижню межу температури зварювання приймають температуру початку розвитку відсотків рекристалізації і дифузії. Длябольшинства жароміцних сплавів ця температура близька до 1 323 – 1 373 До. За верхнійпре справ температури зварювання приймають температуруразупрочнения сплавів. У цьому треба враховувати також можливістю різкого падіння пластичності сплавів з повишением температури.

>Приведена діаграма технологічноїпластичности двох нікелевих сплавів. З діаграми слід, що з 1 473 До відбувається різке зниження пластичності сплавів. Якщо за дифузійної зварюванні жароміцних сплавів внаслідокпластической деформації стискування відбудеться протягомметалла, то зоні сполуки утворюються тріщини. Та де стан можливо, попри малі вели чини деформації при дифузійної зварюванні, оскільки на підвищення температури пластичність металу близька нанівець. Отже, верхня межа тимператури зварювання більшості жароміцних сплавів вбирається у 1 473 – 1 523 До. Інші параметри режимів дифузійної зварювання жароміцних сплавівопределяют як і, як та інших металів, з умов повзучості і дифузії.

>Диффузионную зварювання

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація