Меню

§ 5.8 Физико-химические и термические технологии обработки конструкционных материалов

Содержание

Почему при выплавке металла из руды не удаётся получить абсолютно чистый металл?

Выплавленные из руды металлы содержат много примесей, некоторые из них так смешаны с расплавленным металлом, как фруктовый сок с вареньем.

Наличие примесей влияет на свойства металлов. Например, полученная после плавки черновая медь с примесями намного хуже проводит электрический ток, чем чистая медь, провода из чистой меди нагреваются незначительно.

Рафинирование меди. Чистую медь можно получить электрохимическим методом — методом рафинирования меди.

В ванне из химически стойкого материала подвешиваются толстые листы из черновой меди и тонкие листы-затравки из чистой меди (рис. 5.19).

В ванну наливают раствор медного купороса с добавлением серной кислоты, хорошо проводящий электрический ток.

Листы подключают к мощному источнику постоянного тока: листы из черновой (выплавленной) меди — к полюсу со знаком «плюс», а листы-затравки — к полюсу со знаком «минус».

Под действием электрического тока черновая медь начинает растворяться в растворе, а её частицы — ионы — осаждаться на листе-затравке. Растворение длится 20—30 суток. Листы-затравки извлекают из ванны и заменяют другими через каждые 6—12 суток. Осадок примесей, которые были в черновой меди, падает на дно ванны.

Гальваностегия. На процесс рафинирования меди похож процесс гальваностегии. Он заключается в электрохимическом процессе покрытия одного металла другим. Подобным образом некоторые изделия покрывают никелем.

Под действием электрического тока металл никель растворяется и оседает на изделии (рис. 5.20).

Подобным же образом можно наносить на металлические изделия покрытия из золота, серебра, платины.

Газовая резка. В современном производстве широко применяется обработка материалов струёй раскалённых газов, образующихся при горении какого-либо топлива. Так, при сгорании газов ацетилена или пропана в кислороде образуется газовая струя с температурой от 2500 до 3000 С. Большинство металлов плавятся при такой температуре. Их можно резать и сваривать с помощью такой струи.

Плазменная резка. Ещё более высокую температуру даёт плазменная струя газа. В плазменном резаке создают электрическую дугу. Сквозь неё пропускают газ под большим давлением. В результате этого получается струя плазмы.

Плазма — это особое состояние вещества. Её температура составляет от 5000 до 30 000 °С. Для сравнения температура на поверхности Солнца всего 6000 °C. Такой раскалённой плазменной струёй можно резать практически все известные людям материалы даже очень большой толщины.

Резка лазером. В современном производстве всё большее распространение получают технологии обработки материалов мощным лучом лазера. Любой источник света испускает лучи во всех направлениях. Лазер устроен так, что весь световой поток он излучает только в одном направлении. В результате получается очень мощный луч света. Если такой луч сконцентрировать дополнительно с помощью линз, то он способен прожигать любые материалы.

В производственных установках испускаемый лазером мощный луч фокусируется линзами в нужном месте. В точке фокусирования создаётся очень высокая температура. Обрабатываемый материал плавится, стекает, испаряется или выгорает. Резка происходит быстро и очень точно.

Проверьте себя:

1. Как происходит получение чистой меди?

2. Чем процесс никелирования похож на процесс рафинирования меди?

3. В чём сущность плазменной резки металлов?

* Подумайте, можно ли в домашних условиях покрыть тонким слоем меди какое-нибудь изделие из металла. В качестве соли для раствора можно использовать медный купорос, который продаётся в хозяйственных магазинах.