вагоны с жидким металлом, металлургический завод, металлургический завод, металлургический завод, Донецкий металлургический завод, металлургия , металлургический комбинат, где производится железо из руды, котлы, закрытая емкость, в которой нагревается металл, — Видео от [email protected]

Длина: 20,25 с

Соотношение сторон: 16: 9

Как плавят металл от А до Я — 26 Ноября 2020

Металлы плавка под вакуумом — Справочник химика 21

    По указанной выше причине материал тигля для плавки металлов в вакууме не должен испаряться при рабочих температурах, а также не содержать или не образовывать в результате реакции с жидким металлом сильно летучих и легко диссоциирующих соединений. Так, например, не рекомендуется проводить плавку стали под вакуумом в кварцевых тиглях из-за значительной летучести кремниевой кислоты и оксида кремния. Плавка в вакууме также сильно ухудшает службы магнезитового тигля, удовлетворительно работающего при плавке в атмосфере воздуха. Здесь имеет место разложение материала тигля ввиду сильного испарения магния в вакууме. Испаряющийся магний конденсируется на холодных внутренних деталях печи и на смотровом стекле, что затрудняет ведение плавки.  [c.96]

    Сорбированные газы могут быть эффективно удалены путем прогрева металла в вакууме или в газе, который не реагирует с данным металлом. Обычно для этого используется В одород, так как он одновременно восстанавливает имеющиеся окислы, а в дальнейшем может быть легко удален из металла благодаря высокой проницаемости (см. рис. 2-5 и 2-6). По существу обезгаживание может происходить в процессе плавки исходного материала, при предварительном обезгаживании отдельных деталей (в водородных или вакуумных печах) или путем прогрева собранной системы в процессе ее откачки. Так как проницаемость резко возрастает с повышением температуры, то с целью уменьшения времени, необходимого для проведения процесса обезгаживания, желательно вести этот процесс при возможно более высокой температуре. Верхний предел температуры обезгаживания определяется механической прочностью яри температуре прогрева или температурой плавления и давлением паров металла (см. приложение Б-2 и Б-4), [c. 28]

    На основании этого положения был разработан метод плавки металлов под вакуумом (в металлургии). Металл, получаемый этим методом, содержит значительно меньшее количество растворенных газов, благодаря чему существенно улучшаются многие свойства металла. [c.325]

    При плавке металлов в вакууме выделяется значительное количество газов, которые должны удаляться при помощи вакуумных насосов. Первоначальный нагрев металла до 300—400° С сопровождается активной десорбцией газов, а также испарением и разложением загрязнений на поверхносги металла. При дальнейшем нагреве до 700— 1000°С (для стали) происходит практически полное выделение водо- [c. 340]

    Установка для плавки металлов в вакууме [c.17]

    Особенность выплавки тугоплавких металлов в вакууме заключается в том, что раскисление их происходит не только за счет взаимодействия кислорода с углеродом, но и в значительной степени, особенно при электроннолучевой плавке, за счет испарения низших окислов, упругость пара которых выше давления пара самих металлов [22—24]. [c.211]

    Высокие температуры при плавке тугоплавких металлов в вакууме не исключают возможности термической диссоциации окислов и других соединений [28]. Помимо этого, присутствие в сплавах тугоплавких металлов элементов (титан, цирконий и др.), образующих стойкие соединения, например нитриды, приводит, вероятно, к снижению содержания азота за счет всплывания нитридных включений, т. е. аналогично механизму удаления азота, происходящему при плавке стали [4]. [c.211]

    Решение. Из уравнения (VII, 1) следует, что можно использовать нагревание образование реальных растворов для большинства газов также сопровождается выделением теплоты (вследствие относительно большой величины теплоты конденсации). В соответствии с уравнением (VII,7) можно применить вакуумирование и (или) пропускать инертный газ (на последнем принципе основано выделение газа на твердых пористых веществах, вносимых в раствор). Более эффективным является, конечно, сочетание нагрева с откачкой, что применяется, например, при плавке металла в вакууме. [c.192]

    Определение азота в металлах методом вакуум-плавления в безуглеродистом расплаве [127, стр. 239]. В тигель (из корунда) экстракционной кварцевой печи помещают 20 г никеля вакуумной плавки, загружают в установку пробы весом 0,15—0,4 г, систему вакуумируют, расплавляют никель, постепенно повышая температуру до 1800 С, дегазируют расплав 40—50 мин. , затем сбрасывают в расплав образец и анализируют по обычной процедуре. После каждого определения обновляют ванну, добавляя 1—3 г никеля. В одном тигле анализируют 3—4 образца. [c.239]

    Плавка металла в вакууме позволяет значительно уменьшить количество примесей и растворенных газов в металлах. Соответствующее улучшение качества трансформаторной стали снижает гистерезисные потери, что дает большую экономию электроэнергии. Вакуумными методами получают ниобий, титан, тантал, бериллий. Вакуум применяется для пропитки и сушки обмоток электрических машин, при получении полимерных веществ и синтетических волокон, целлюлозы, азотных удобрений. Вакуумному выпариванию подвергают растворы веществ, которые из-за разложения нельзя сушить нагреванием, таких, как сахароза, витамины, антибиотики и другие продукты фармацевтической и пищевой промышленности. В медицине простейшими вакуумными приборами являются банки, сложнейшими — аппараты типа искусственное сердце и т. д. [c. 10]

    При плавке металлов в вакууме выделяется значительное количество газов, которые должны удаляться с помощью вакуумных насосов. Первоначальный нагрев металла до 300—400° С сопровождается активной десорбцией газов, а также испарением и разложением загрязнений на поверхности металла. При дальнейшем нагреве до 700—1000° С (для стали) практически полностью выделяется водород и частично кислород. После окончательного расплавления выделяются в большом количестве кислород, азот, окись углерода. Процесс состоит из стадий нагрева, расплавления и рафинирования, во время которого удаляются остатки газа. Методом ва- [c.242]

    Эта печь снабжена рядом устройств, позволяющих вводить в тигель по ходу плавки легирующие присадки, производить замер температуры жидкого металла, взятие проб металла, осаживание шихты и пробивку мостов и пр. Печь снабжена мощной откачной системой, обеспечивающей поддержание в печи в течение всего времени плавки вакуума порядка 5 10 мм рт. ст. [c.17]

    Бестигельная зонная плавка находит широкое применение при очистке меди, никеля, ванадия, титана. Ее используют для очистки тугоплавких металлов в вакууме при электронно-лучевом обогреве. Так очищают рений, ниобий, тантал, вольфрам, [c.133]

    На основании этого положения был разработан метод плавки металлов под вакуумом -(в Металл, получаемый этим методом, содержит зна- [c.391]

    Для удаления газов из металлов существуют различные способы обезгаживание при плавке металлов в вакууме предварительный отжиг готовых металлических деталей в атмосфере газа (главным образом водорода) или в вакууме нагрев деталей в электровакуумном приборе во время операции откачки (обезгаживание электродов под печью, прямым накалом, высокочастотным прогревом и электронной или ионной бомбардировкой).  [c.130]

    Для получения компактного металла применяется как металлокерампч. метод, состоящий в спекании брикетов из порошка металла в вакууме при 1100—1350°, так н метод литья в последнем случае используется плавка Т. в индукционных печах в тиглях нз ZrOa или ВеО, а также из графита или же дуговая плавка в водоохлаждаемом медном тигле в атмосфере инертного газа с нерасходуемым вольфрамовым или расходуемым торцевым электродом. Для получения компактного Т. особо высокой чистоты, в особеп-иости по содержанию газовых прпмесей, используется метод термич. диссоциации его иодида, получеи-иого взаимодействием черновой стружки металла с иодом ThJ4 диссоциирует на металлич. нити, нагретой до U00—1700 прп атом происходит существенная очистка Т. от ряда примесей. Так как Т. обладает хорошими пластич. свойствамп, ои может быть получен в виде листов, проволоки и др. изделий. [c.114]

    Электропечь ИСВ-0.06ПФ (рис. 6-6) по конструкции отличается от вышеописанной печи тем, что она состоит из двух самостоятельных камер плавильной, в которой размещается плавильная печь, и разливочной, в которой устанавливаются литейные формы. Камеры отделяются друг от друга вакуумным затвором. Печь первоначально предназначалась для прецизионного литья, при котором плавка сплава производится в вакууме, а заливка формы в атмосфере аргона. Однако печь может быть применена и для плавки и разливки металла под вакуумом. [c.290]

    Поворотные печи предназначены для плавки черных и цветньих металлов под вакуумом и слива их в изложницу. [c.7]

    Такой процесс разработан Нейшнл Лед Компани оф Огайо . Он состоит из следующих операций а) плавка чернового металла в вакууме в графитовом тигле б) разливка металла в горячий контейнер, который быстро вращается, чтобы весь процесс кристаллизации шел под действием центробежной силы в) извлечение заготовок блоков после охлаждения изложниц для последующей термообработки и обработки резанием. [c.512]

    ЭТИ методы не пригодны для исследования образцов германия высокой чистоты. Если после многократной переплавки и кристаллизации металла в вакууме в германии остается водород, то его нельзя будет выделить еще одной вакуумной плавкой (или нагреванием) прп анализе. Следовательно, необходимо было разработать более совернгенный метод выделения водорода из металлического германия. Мы применили сжигание металла в струе кислорода при этом водород сгорает в воду. Наряду с этим возникла задача определения крайне малых количеств водорода в форме воды. [c.37]

Переработка черных металлов | Блог

Добыча металлов из рудных материалов – это сложный и дорогостоящий процесс. Он повышает себестоимость изделий и требует от предприятий специального оснащения, квалифицированных рабочих. Поэтому практически все металлургические заводы принимают лом черных металлов для вторичной переработки. После переплавки сталь, чугун, железо приобретают такие же характеристики, что и первичное сырье. Можно перерабатывать черные металлы множество раз без потери свойств. В то же время, технология вторичной переработки значительно сокращает энергетические затраты предприятия, снижает негативное воздействие производства на окружающую среду, сохраняет природные запасы руды.

Вторсырье наиболее востребовано для изготовления проволоки и стальной тары. Переработанные черные металлы также применяют для производства металлоконструкций в некоторых отраслях строительства и машиностроения. Рассмотрим технологию переплавки лома подробнее.

Оборудование для переработки черных металлов

1. Плавильные печи.
2. Пакетировочные прессы для подготовки проволоки и листов.
3. Пресс-ножницы с острыми ножевыми балками для быстрого реза металлических отходов.
4. Аллигаторные ножницы рычажного типа для резки труб, стального проката, армированного кабеля.
5. Аппараты плазменной резки металлов.
6. Дозаторы для введения легирующих компонентов.
7. Дробилки и сортирующее оборудование.
8. Перегружатели.
9. Шредеры.
10. Грузоподъемное оборудование.

Относительно недавно на рынке появились мини-заводы по переработке металлолома. Их часто устанавливают в пунктах приема. С помощью мини-завода можно перерабатывать вторсырье и сразу выпускать из него готовую продукцию: катанку, строительную арматуру, швеллеры, балки, мелющие шары и т. д.

Прием и сортировка

Черные металлы отделяют от цветных еще в приемном пункте, но на заводе лом сортируют дополнительно по габаритам и химическому составу. Одновременно металл очищают от мусора и примесей. В современных промышленных комплексах процесс сортировки лома автоматизирован. Для пуска в линию предварительно отделяют тяжелые элементы от легких.

Сортировка по химическому составу производится на основании лабораторных анализов. Черные металлы разделяют по количеству углерода и еще по нескольким качественным показателям.

Раскрой лома

Перерабатывающие заводы предъявляют свои требования к параметрам металлолома для вторичной переработки. Большие куски конструкций режут с использованием газоплазменного оборудования или гидравлических ножниц. Мелкие элементы прессуют в брикеты под высоким давлением. Крупные металлические листы нарезают на фрагменты для удобной транспортировки.

На некоторых современных пунктах приема лома установлено специальное оборудование для прессования металла в бруски. Это значительно упрощает последующие процессы погрузки/выгрузки и транспортировки вторсырья на завод.

Очистка металлов

Черный лом в виде брикетов, брусков, элементов конструкций направляют в специальную дробилку. Аппарат разделяет металл на мелкие куски для определения вида загрязнителя. После этого лом очищают от пыли, следов ГСМ и неметаллических включений методом сепарации.

1. Механические твердые примеси выдувают из массы металла с помощью пневматической установки.
2. Неметаллические примеси отсеивают с помощью магнитов. Для этого лом помещают на конвейер. Металлические части удерживаются магнитами, а неметаллические по ленте ссыпаются в бункер. По типу конструкции сепараторы бывают не только конвейерными, но и барабанными. Мощность магнитов регулируется в соответствии с весом и размером кусков металла.

Переплавка лома

Нарезанный и очищенный черный металл направляют в плавильные плазменные или электрические печи. Плазменные установки дешевле, но и КПД у них ниже, поэтому они постепенно выводятся из эксплуатации.

Электрические печи бывают:

• дуговые (постоянного и переменного тока). По сравнению с плазменным оборудованием, такие установки имеют высокую производительность при меньшем расходе на энергоносители и капитальное строительство. В рабочей камере дуговой печи можно плавить металл массой от 50 тонн с одновременной продувкой;
• индукционные тигельные средней частоты. Плавление происходит за счет непосредственного нагрева металла без сопутствующих теплопотерь, поэтому печи имеют высокий КПД. Индукционные установки экономичны в эксплуатации, обеспечивают садочный режим плавки. В них можно получать сталь и чугун с высоким содержанием стальной стружки и скрапа. Индукционные тигельные печи средней частоты используют для скоростной плавки небольшими партиями;
• индукционные канальные промышленной частоты. Крупные установки для выплавки и накопления цветных металлов. Такие печи обычно работают ночью, когда стоимость электроэнергии ниже, а днем выполняют непрерывную разливку в крупные формы.

Процесс переплавки включает следующие этапы.

1. Металлолом засыпают в ковш с тугоплавким покрытием.
2. Сверху на вторсырье заливают чугун и продувают массу кислородом. Окисление металла позволяет избавиться от примесей серы, фосфора и кремния, которые часто бывают в сталях. Эти элементы снижают прочность сплавов, делают их хрупкими. Для эффективного выжигания примесей дополнительно используют специальные присадки.
3. В расплав добавляют легирующие компоненты согласно технологической карте. Это может быть никель, хром, кобальт, ванадий. Легированные стали износостойкие, поэтому более востребованные на рынке.

Процессы плавления автоматизированы. Рабочие параметры контролирует компьютер и оператор, который имеет возможность выполнять ручную регулировку при необходимости. На металлургических комбинатах черные металлы после плавки могут подвергать прокатке для изготовления слитков. В таком виде перевозить материалы дешевле и удобнее. Предприятия с прокатными станами имеют большую доходность.

В США и в странах Европы ежегодно выделяют большие средства из частных фондов и государственного бюджета на совершенствование технологий вторичной переработки черных металлов. Расходы на исследования окупаются экономией на процессах переработки среды и снижением налогов на предприятии за счет улучшения экологических показателей. Можно сказать, что вопрос переработки чермета – один из главных в металлургической отрасли. В ближайшие годы технологии будут совершенствоваться, а качество переплавленного металла – повышаться.

Как выплавляют сталь. НЛМК. — Как это сделано, как это работает, как это устроено — LiveJournal

Так со стороны выглядит парадный вход на территорию завода, чья площадь составляет 28 квадратных километров. Он является третьим по величине металлургическим заводом в России.

НЛМК выпускает около 14 % от всего российского производства стали, 21 % — проката, 55 % проката с полимерным покрытием. Комбинат производит чугун, слябы, холоднокатаную, горячекатаную, оцинкованную, динамную, трансформаторную сталь и сталь с полимерным покрытием.
Но обо всем по порядку.

Сперва одеваем халаты, каски и перчатки, они спасут, если вдруг нас обдаст стальными брызгами.

Наш путь лежит к доменной печи №6. Она была построена в 1978 году и работает без перерыва уже 35 лет. Дело в том, что если потушить печь, перестать на время плавить в ней металл, то она станет непригодной, ее придется разрушить и строить на ее месте новую. Потому доменные печи работают днем и ночью, годами, а то и десятилетиями.

Здесь можно напиться из колодца.

Так выглядит сама печь, огромное, сложное многометровое строение.

Снизу печи небольшой филиал ада. Температура в печи достигает более 2000 градусов

В такой печи четыре ответвления, пока металл льется через один желоб, другие не работают, они запечатаны специальными пробками. Здесь видно два рукава по которым течет расплавленная масса. Сверху — шлак, отходы производства, снизу чугун, насыщенный углеродом. Кстати, шлак потом продают, его используют в строительстве, постройке дорог и т.п.

Позже концентрация углерода в чугуне будет сведена к минимуму, чтобы из него получить сталь. На комбинате получают сталь многих марок, в зависимости от содержания углерода у нее меняются свойства — упругость, прочность и т.п.

Это почти готовый чугун..

Далее чугун попадает в устройство для слива. Его разливают в огромные ковши, которые везут чугун по жд на следующий участок обработки. Человек в маске и в спецодежде — горновой, следит за тем, чтобы супчик не пригорел.

Открываешь окошко, а там…

Сырье на завод поступает из Курской магнитной аномалии, где находятся крупнейшие в мире залежи железной руды. Месторождение руд находится всего в 350 км от Липецка, потому доставка на предприятие не составляет особого труда.

Так все выглядит снаружи.

Если не ошибаюсь, это охлаждающие установки.

А так выглядит доменная печь в разрезе.

Пульт управления и слежения за процессом производства чугуна.

Это самая новая доменная печь на металлургическом комбинате. Была введена в эксплуатацию в 2011 году. Название печь получила в результате конкурса среди сотрудников НЛМК, на котором были предложены всевозможные названия. Победителю был вручен айпэд.

На этом фото видно, как горячий металл льется в ковш жд состава.

Так они выглядят.

На этом фото — транспортер, который доставляет материал для печи. Он засыпается сверху. Снизу газоотводная труба.

Везде трубы, производство металла сложное дело.

Рабочие завода веселы и бодры.

Расстояния между цехами не маленькие, на территории завода оживленное автомобильное движение с железнодорожными переездами, на одном из которых мы 20 минут ждали, пока проедет состав с чугуном.

Впереди нас ждет цех горячей прокатки. Нас не пустили в конвертерный цех, где из чугуна получают сталь, потому что температура там выше 50 градусов. В конвертерном цехе из обогащенного углеродом чугуна (сывше 20%) получают сталь, в котором процент содержания углерода в разы меньше, всего доли процента. От содержания углерода в металле зависят его физические свойства: прочность, упругость, хрупкость.
В этом цеху сталь будет прокатана в стальной лист.

Стан горячей прокатки. Здесь металл прокатыватся вот такими огромными валками.

На конвейер сталь поступает в виде 12 метрового бруска толщиной в 25 см. Такой брусок называется сляб. Его можно видеть на фото.

С каждым прохождением через валки, сляб становится тоньше, и холоднее, он постоянно поливается водой.

Каждое прохождение через прокатный стан сопровождается образованием облаков.

Длина цеха горячей прокатки более километра, и сам сляб в конце пути из 12-метрового бруска превращается в километровую стальную ленту.

Пункт контроля за производством.

Вид сверху.

Завораживающее зрелище.

На этой схеме можно увидеть как проходит процесс прокатки.

Чтобы не упариться, можно открыть окошки.

Огромные, многотонные валки.

Здесь видно насколько тоньким стал сляб.

Коллеги по жж спешат зафиксировать горячее фото.

Здесь сразу несколько валков обрабатывают еще горячий стальной лист.

Несмотря на то, что стальной лист каждый раз при проходе через стан поливается водой, он по прежнему очень горячий.

Заключительным аккордом горячей прокатки следует душ.

Длиной в сотню метров. Это охладит пыл стального листа.

В каждом цехе висят такие таблички с предупреждениями, буквально через каждые сто метров. Производство довольно опасное, при не соблюдении техники безопасности можно легко получить увечья.

Большие вентиляторы вносят свою лепту в охлаждении стали.

Так выглядит конвейер, по которому движется металл.

Далее, он сворачивается в рулон. Толщина листа на финише 2 мм., длина около километра. Механизм переставляет рулон на ленту, по которой он попадет на нижний уровень, где остынет и опять попадет в жд состав, который отправит рулон в цех для дальнейшей обработки.

Здесь интересный механизм переставляет рулон с одной ленты на другую.

Едем в следующий цех. Привет рабочему классу!

Улицы на территории НЛМК носят названия подобные этим. Есть также «проспект сталеваров», «проспект прокатчиков» и т. п.

Белазы на территории комбината не редкость, но на улицах Липецка их не встретишь.

Мы плавно перемещаемся в цех холодного проката. Здесь стальной рулон толщиной в 2 мм станет еще тоньше, (до 0.2мм), он будет оцинкован и покрыт полимерами.

Везде рулоны, рулоны, рулоны. На этом снимке сталь, прошедшая холодную прокатку, но еще не попавшая на оцинковку.

Наша компания: Виталий dervishv, Жора martin и Алексей nasedkin, за кадром Миша dodger_37.

Вот, что мы все дружно фотографировали, отходы производства. Они позже опять попадут в печь.

Здесь мы видим рулоны, которые поступили из цеха горячей прокатки.

Рулон попадает в стан холодной прокатки. Принцип обработки точно такой же, как и в прошлом цехе — тяжелые валки, большое давление, охлаждение.

Так наматывается в рулон готовый лист.

Идем дальше. В этом уголке некоторые рулоны делают матовыми, по заказу клиента.

По заводу ездят вот такие машинки

И вот такие. Перевозят небольшие грузы.

Какая удача, серебряные слитки!

Возьму-ка я один из них. Эхх, не получилось…На самом деле это цинк, вернее отходы, получаемые в ходе оцинковки стали.

Это линия по оцинковке стального листа.

Еще цинковые слитки.

Внимательный читатель по этой схеме поймет технологию нанесения цинкового покрытия. а я расскажу доступным языком.

Цинковые чушки, (их можно видеть около электрокара) помещаются в цинковую ванну, в которой они расплавляются.

Здесь можно видеть, как лист проходит через эту ванну. В результате сталь покрывается с двух сторон слоем цинка толщиной в несколько нанометров, этого вполне достаточно, чтобы предотвратить металл от коррозии.

По ходу оцинковки образуется «пенка» на поверхности ванны, это уже отход производства.

Пенку убирают в формы, где она застывает в форме таких кубов. Такой цинк уже не пригоден для дальнейшей обработки стали и отправляется обратно на завод, где его переплавят, переработают, и превратят в такие чушки (стоят чуть дальше).

Оцинкованные рулоны.

А здесь рулоны поменьше размерами. Дело в том, что некоторым заказчикам не нужны большие 20-тонные рулоны, их неудобно заправлять в станки для штамповки различных изделий, потому заказывают небольшие, по 3-4 тонны рулоны.

А это рулоны  с нанесенным полимером. Они хорошо упакованы, чтобы не испортить, не поцарапать. Сверху прикреплена цветная полоска, по которой ясно какого цвета лист внутри. Здесь белый и бордовый.

В этом рулоне — зеленый лист.

Красота.

Пройдем в цех, где на оцинкованную сталь наносят краску, которая застыв становится полимером.

Если в прошлых цехах рулоны перемещались большими кранами с ручным управлением, то в этом все проще — он управляется джойстиком.

Подробная схема нанесения полимерного покрытия.

Весь спектр предлагаемых цветов.

В общем, все происходит так: в барабан заряжается стальной рулон, он протягивается почти на километр и лист проходит через валки, которые находятся в ванне с краской, которая проходя через печь превращается в полимерное покрытие.

Схема поближе, чтобы понять как все происходит. Одновременно, как мы видим может быть заряжено сразу два рулона, как только заканчивается один, заряжается второй.

Это валки для покраски.

На этом наша экскурсия подошла к концу, спасибо всем, кто дочитал до конца.
Особая благодарность пресс-службе НЛМК в лице Яны Лариной, которая сделала возможной эту поездку.

Жми на кнопку, чтобы подписаться на «Как это сделано»!

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану ([email protected]) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.

Жми на иконку и подписывайся!

— http://kak_eto_sdelano.livejournal.com/
— https://www.facebook.com/kaketosdelano/
— https://www.youtube.com/kaketosdelano
— https://vk.com/kaketosdelano
— https://ok.ru/kaketosdelano
— https://twitter.com/kaketosdelano
— https://www.instagram.com/kaketosdelano/

Официальный сайт — http://ikaketosdelano.ru/

Мой блог — http://aslan.livejournal.com
Инстаграм — https://www.instagram.com/aslanfoto/
Facebook — https://www.facebook.com/aslanfoto/
Вконтакте — https://vk.com/aslanfoto

Metal Melt – обзор

2 Описание процесса GTAW

В процессе GTAW металл плавится и сплавляется под действием тепла дуги, возникающей между неплавящимся вольфрамовым электродом и металлом заготовки [1]. Сварочная горелка оснащена вольфрамовым электродом и подключена к баллону с защитным газом вместе с одним силовым кабелем к источнику сварочного тока. Как правило, для этого процесса используется источник питания постоянного тока, поскольку он обычно выполняется в ручном режиме сварки. Вольфрамовый электрод и соединения заготовки с источником питания показаны на рис. 4.1A [22]. Защитный газ проходит через трубу, а затем через сопло для защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха. Защита при GTAW намного лучше, чем при других методах дуговой сварки [22].

Рисунок 4.1. (A) Схема процесса GTAW с деталями сварочной горелки. (B) Установка сварочного трансформатора и деталей сварочной горелки для процесса GTAW [26].

На рис. 4.1B показана базовая установка процесса GTAW.Источник постоянного тока в виде сварочного трансформатора подает питание через кабельные наконечники. Сварочная горелка оснащена сварочным кабелем и газовым шлангом для подачи защитных газов вокруг дуги. Как правило, вольфрамовый электрод удерживается в горелке с помощью медной или латунной контактной трубки вместе с диффузором. Керамические сопла различных форм и размеров используются для покрытия контактной трубки и размещения потока инертного газа вокруг дуги, образуя защитный баллон с защитным газом. Устройство подачи холодной проволоки также оснащено несколькими горелками для контролируемой подачи присадочного металла. В некоторых случаях мощность трансформатора также используется для предварительного нагрева присадочной проволоки в механизме подачи проволоки, и этот случай называется механизмом подачи горячей проволоки.

Для сварки тонких профилей обычно не используют присадочный металл, однако основные металлы сплавляют между собой без подготовки кромок под швы и называют «автогенной» сваркой. Металлы большой толщины необходимо сваривать с подготовкой кромок (разделкой) и требуют присадочного материала, который подается в столб дуги вручную и механизмом подачи проволоки [22].Процесс GTAW работает от источника питания постоянного тока (DC) и переменного тока (AC), однако при постоянном токе полярность электрода очень важна в контексте сварки. При отрицательной полярности электрода постоянного тока (DCEN) около двух третей мощности приходится на рабочую сторону, однако одна треть на конец электрода. Следовательно, DCEN можно использовать для более глубокого проникновения в работу. Когда полярность электрода меняется на положительную, т. е. положительный электрод постоянного тока (DCEP), то условия становятся точно обратными DCEN и не могут обеспечить более глубокое проплавление в сварном шве.Однако, несмотря на указанный недостаток, ДЭП может использоваться для очистки от оксидов в случае сплавов Al и Mg, а также для сварки тонких листов [27–30].

Причиной использования вольфрамовых электродов в процессе GTAW является его самая высокая температура плавления (3422°C) среди чистых металлов. Следовательно, электрод из вольфрама не сгорает во время сварки, хотя может произойти некоторая эрозия (называемая выгоранием). Изменение диаметра и длины вольфрамового электрода может варьироваться от 0.5 и 6,4 мм и 75 и 610 мм соответственно. Электроды из чистого вольфрама используются для работ общего назначения, тогда как легирующие элементы и покрытия, такие как сплав оксида церия, оксида цинка и т. д., используются для повышения производительности, стабильности дуги, термической стабильности и срока службы [1,2].

Процесс GTAW подходит для сварки тонких профилей из-за возможностей процесса с ограниченным подводом тепла и плотностью тепла. Скорость подачи проволоки присадочного металла практически не зависит от сварочного тока, что позволяет варьировать относительную степень плавления основного металла и присадочного металла.Следовательно, контроль разбавления и подвода тепла к сварному шву может быть обеспечен без существенного изменения размера сварного шва. Процесс GTAW признан более чистым, чем другие процессы дуговой сварки; и, следовательно, отличное решение для сварки химически активных металлов, таких как титан и цирконий, алюминий и магний. Рекомендуется избегать чрезмерного тока, чтобы предотвратить разрушение вольфрамового электрода. Скорость наплавки в GTAW может быть повышена за счет использования предварительно нагретого присадочного металла, что рассматривается как еще один вариант GTAW с горячей проволокой [9,10,31,32]. В процессе GTAW с горячей проволокой через проволоку пропускают электрический ток, который подается в сварочную ванну для получения резистивного нагрева. Вариант с горячей проволокой использует электроэнергию на присадочном металле от трансформатора. Присадочная проволока, подаваемая в сварочную ванну, является «электрически» горячей по сравнению с обычной подачей присадочной проволоки, которая электрически «холодна». Горячая электрическая проволока несет ток низкого напряжения, который предварительно нагревает присадочную проволоку перед входом в сварочную ванну. Он входит в сварочную ванну с повышенной температурой (зависит от величины тока предварительного подогрева) и быстрее плавится, что увеличивает скорость наплавки.Этот вариант GTAW предпочтителен для наплавки и наплавки (наплавки) нержавеющей стали на низкоуглеродистую сталь. Он должен быть оборудован автоматикой, так как горячая проволока всегда должна соприкасаться с расплавленной ванной для проведения тока предварительного нагрева [1,2].

Другим вариантом процесса GTAW является импульсно-токовая GTAW. Основное преимущество этого процесса заключается в том, что он производит такой же сварной шов, как и обычный GTAW, но со значительно меньшим подводом тепла. Когда достигается пиковый ток (сила тока), быстро достигается проплавление, и непосредственно перед тем, как работа может стать теплонасыщенной, ток снижается до точки фонового тока, при которой сварочная ванна охлаждается достаточным током, поэтому дуга не может быть прекращена.Дуга с импульсным током значительно снижает потребность в регулировке тепловложения при поступательной сварке. Это позволяет лучше контролировать сварочную ванну при сварке в неустановленном положении и в ситуациях, когда швы имеют разную толщину [1]. Пиковый ток, фоновый ток, время пикового и фонового тока являются основными параметрами управления для настройки импульсного тока. Форма импульсного сигнала не должна коррелировать с синусоидальной или прямоугольной волной переменного тока. Однако синусоидальная волна переменного тока символизирует направление тока в сварочном контуре; форма волны импульсного тока представляет количество и продолжительность двух различных выходных уровней источника питания.Форма импульса в импульсном токе GTAW, безусловно, не является синусоидой [1,2].

Процесс GTAW разработан для улучшенного проникновения с использованием поверхностно-активных элементов в виде флюсов. Поверхностно-активные элементы влияют на поверхностное натяжение молекул в сварочной ванне и на конвекцию Марангони [33] в сварочной ванне и обеспечивают улучшенное проплавление в некоторых металлах. Перед сваркой наносится слой флюса с соответствующей пастой (изготовленной на основе ацетона), и при определенных параметрах процесса проникновение увеличивается.Улучшенное проникновение для этого процесса также достигается за счет использования поверхностно-активных элементов в виде активированных флюсов, и этот процесс известен как активированный GTAW (A-GTAW/A-TIG) [33].

Узкощелевой (NG) вариант GTAW также популярен в настоящее время в атомной, нефтехимической и производственной промышленности. Основное ограничение соединения толстого сечения было преодолено с помощью NG-GTAW благодаря сварке в NG и, соответственно, меньшему подводу тепла по сравнению с обычным GTAW [5,6,10]. Специально разработанная сварочная горелка с возможностью плетения валика использовалась с «горячим» механизмом подачи проволоки, а преимущество прочного сварного соединения может быть достигнуто с помощью процесса NG-GTAW.

Подводимая теплота во время GTAW регулируется параметрами процесса, и в этом процессе невозможно установить минимальное разбавление. Для контроля разбавления и улучшения скорости наплавки в GTAW можно использовать недавно модифицированный метод двухэлектродного и многокатодного метода с двумя электродами [34,35], однако два синхронизированных источника питания установили дугу между анодом и катод, которые являются рабочими и электродами. Может быть достигнуто меньшее разбавление из-за низкого подвода тепла в двухэлектродной GTAW для плакирования [34].

Плавка металлов – обзор

8.11 Спекание

Спекание составляет основу важного производственного процесса, известного как порошковая металлургия , а также подготовки керамики. Изделия изготавливаются из порошкообразных материалов, в состав которых входят тугоплавкие металлы (например, молибден и вольфрам), карбиды, нитриды и др. Из этих материалов изготавливаются детали машин, зубчатые колеса, инструменты, лопатки турбин и многие другие изделия. Для придания формы предметам форму заполняют порошкообразным материалом и прикладывают давление.Для данной массы твердых частиц чем мельче частицы, тем больше площадь поверхности. При нагревании до высокой температуры материал течет, поры исчезают и образуется твердая масса, даже если температура может быть ниже точки плавления материала. Пластическое течение и диффузия позволяют частицам застывать, образуя твердую массу. Используя порошковую металлургию, можно производить объекты с высокой точностью размеров более экономично, чем если бы требовалась механическая обработка. Природа этого важного процесса будет описана более подробно далее в этом разделе.

Если рассмотреть правильную решетку, такую ​​как структура NaCl, то будет видно, что внутри кристалла каждый ион окружен шестью другими ионами с противоположным зарядом. Однако каждый ион на поверхности кристалла не имеет ближайшего соседа с одной стороны, поэтому координационное число равно только 5. Вдоль края кристалла координационное число равно 4, потому что есть две стороны, которые не имеют ближайшего соседа. сосед. Наконец, ион в углу кристалла имеет три стороны, которые не окружены ближайшими соседями, поэтому эти единицы имеют координационное число 3.Если исследовать кристаллическую структуру металла, то будет видна аналогичная разница между координационными числами внутренних, лицевых, краевых и угловых атомов.

Полное взаимодействие любого элемента решетки с его ближайшими соседями определяется координационным числом. Следовательно, элементы решетки в положениях на гранях, ребрах и углах находятся в положениях с высокой энергией, причем энергия положений увеличивается в указанном порядке. Существует тенденция к минимизации занятости высокоэнергетических объектов.В небольшом количестве жидкости (такой как капля) эта тенденция отражается в образовании поверхности минимальной площади, которая является сферической, поскольку сфера дает наименьшую площадь поверхности для данного объема. При нагревании твердого тела происходит движение отдельных частиц, так как проявляется стремление к образованию минимальной поверхности. Процесс управляется «поверхностным натяжением», поскольку твердое тело меняет структуру, чтобы получить минимальную площадь поверхности, что также дает наименьшее количество элементов решетки на поверхности.

Не все твердые тела спекаются, но многие. Спекание сопровождается удалением пор и скруглением кромок. Когда твердое тело состоит из множества мелких частиц, происходит слипание зерен и уплотнение образца. Для ионных соединений должны перемещаться как катионы, так и анионы, что может происходить с разной скоростью. Следовательно, спекание часто связано со скоростью диффузии, которая, в свою очередь, связана с концентрацией дефектов. Одним из способов увеличения концентрации дефектов является добавление небольшого количества соединения, содержащего ион, заряд которого отличается от заряда основного компонента.Например, добавление небольшого количества Li ₂ O (соотношение катионов и анионов 2:1) к ZnO увеличивает количество анионных вакансий. В ZnO анионные вакансии определяют скорость диффузии и спекания. С другой стороны, добавление Al ₂ O ₃ снижает скорость спекания в ZnO, так как два иона Al ³⁺ могут заменить три иона Zn ²⁺ , что приводит к избытку катионных вакансий.

Нагрев твердого тела в атмосфере, удаляющей часть анионов, приведет к увеличению анионных вакансий.Например, при нагревании ZnO в атмосфере водорода происходит увеличение числа анионных вакансий. Спекание Al ₂ O ₃ также ограничивается диффузией кислорода. Нагрев Al ₂ O ₃ в атмосфере водорода приводит к удалению части ионов оксида, что увеличивает скорость спекания. Скорость спекания Al ₂ O ₃ зависит от размера частиц, и было обнаружено, что

(8,66) Скорость∝(1 Размер частиц)3

Для частиц размером 0.50 и 2,0 мкм соотношение скоростей составляет (2,0/0,50) ³ или 64, поэтому более мелкие частицы спекаются намного быстрее, чем более крупные.

Если спекаемый образец представляет собой металлический порошок, в результате может получиться плотный прочный объект, напоминающий объект, сделанный из цельного куска металла. Это основа технологии производства, известной как порошковая металлургия . Это важный процесс, в ходе которого многие предметы, такие как шестерни, изготавливаются путем нагревания и прессования металлического порошка в форме подходящей формы.Существует значительное снижение стоимости по сравнению с аналогичными объектами, формируемыми традиционными процессами обработки.

В порошковой металлургии обрабатываемый порошкообразный материал прессуют в форме, а затем нагревают для увеличения скорости диффузии. Температура, необходимая для получения текучего материала, может быть значительно ниже точки плавления. По мере того, как порошок становится более плотным и менее пористым, вакансии перемещаются на поверхность, образуя менее пористую и более плотную структуру.В дополнение к диффузии в процесс спекания могут вносить свой вклад пластическое течение, а также испарение и конденсация. При спекании твердого тела часто можно микроскопически наблюдать закругление углов и краев отдельных твердых частиц. Когда частицы подвергаются слиянию, они сливаются вместе, образуя между собой «шейку». Продолжающееся спекание приводит к утолщению областей шейки и соответствующему уменьшению размера пор, существующих между шейками. Наконец, происходит рост частиц твердого тела с образованием компактной массы.Кажущийся объем образца уменьшается в результате поверхностного натяжения, вызывающего закрытие пор.

В процессе порошковой металлургии прессуемый материал может быть приготовлен путем смешивания компонентов перед спеканием. В разных схемах компоненты предварительно смешивают, а затем нагревают, чтобы вызвать отжиг смеси, или они могут быть предварительно сплавлены путем добавления второстепенных компонентов к основному в жидком состоянии. Когда основным компонентом является порошкообразное железо, порошок можно получить различными способами, включая восстановление руды в печи и распыление металла в виде жидкости в потоке под высоким давлением.Для изготовления изделий из железных сплавов шихту перед спеканием формуют прессованием, которое проводят путем нагрева шихты примерно до 1100°С в защитной атмосфере. Это значительно ниже температуры плавления железа (1538 °С), но этого достаточно, чтобы вызвать диффузию. Связывание между частицами происходит по мере исчезновения границ зерен.

При изготовлении предметов из бронзы премикс состоит примерно из 90% меди, 10% олова и небольшого количества смазки. Смесь спекается при температуре около 800°С в защитной атмосфере, состоящей в основном из азота, но также может содержать небольшое парциальное давление водорода, аммиака или окиси углерода. Свойства изделий, получаемых методом порошковой металлургии, зависят от технологических переменных, таких как гранулометрический состав смеси, предварительный нагрев, время спекания, состав атмосферы и расход газовой атмосферы. Результаты технологических изменений не всегда известны заранее, и многое из того, что известно о проведении конкретных процессов в порошковой металлургии, определяется опытным путем.

Нужно расплавить металл? Сделай сам, используя провод и электричество

Чтобы расплавить металл, требуется много времени — обычно вам нужен какой-нибудь сверхмощный факел и много свободного времени.Но если вы знакомы с применением электрической энергии и имеете базовое представление о науке, вы можете довольно быстро расплавить металл, используя немного электричества и немного проволоки.

 
Металл можно плавить с помощью простых домашних предметов.

Установка удивительно проста и вполне безопасна. Это работает так: вы скручиваете провод в катушку и пропускаете через него переменный ток. Это основной способ создания электромагнитов. При прохождении электричества в середине катушки создается магнитное поле.Если вы поместите какой-нибудь металл в эту область, например, алюминий, он не только будет висеть в воздухе, но и атомы внутри объекта будут генерировать собственные небольшие токи, которые, в свою очередь, также создают крошечные магнитные поля. Это также помогает пропускать электрический ток через само поле.

 
Помещение металла в магнитное поле помогает генерировать ток внутри самого поля.

Теперь, если объект диамагнитный, то крошечные магнитные поля будут противоположны полям в катушке и создадут отталкивающую силу.Когда небольшие токи, возникающие в металле, сталкиваются с сопротивлением, металл нагревается; чем большее сопротивление они встречают, тем больше выделяется тепла. В конце концов, количество выделяемого тепла превышает возможности металла, и он начинает плавиться.

Впечатляет, да, но что действительно интересно, так это то, что металл действительно плавится в воздухе.

 
Ток, создаваемый металлом в магнитном поле, сталкивается с сопротивлением при встрече с током, создаваемым катушкой; по мере того, как сопротивление становится больше, в металле выделяется больше тепла.

Видите ли, сила магнитного поля удерживает жидкий металл вместе, пока есть питание. Однако в тот момент, когда электричество отключается, металл выпадает из поля и приземляется внизу в виде расплавленной кучи жидкости.

Ниже приводится полная видеодемонстрация техники. Следует отметить, что пользователь в этом ролике использовал инвертор мощности для изменения тока со скоростью 204 000 раз в секунду, что значительно выше, чем все, что вы можете получить дома (типичный домашний ток меняется 60 раз в секунду).К сожалению, нет никаких указаний на то, сколько тока и напряжения используется в видео. Используемый кусок металла представляет собой алюминий весом 2,6 грамма.

Наслаждайтесь:

История через geek.com

Узнайте больше о журнале электронных продуктов

Магнит левитирует, а затем плавит металл

Прикольные эффекты левитации и нагрева можно делать дома — если у вас есть немного специализированного электрического оборудования и несколько инструментов.

В этом видео показан кусок металла, плавающий в бухте, а затем плавящийся. Как это произошло? Это не магия, просто физика.

Сначала левитация. Если вы пропускаете переменный ток (например, из розеток в вашем доме) через катушки, вы создаете магнитное поле, которое меняется со временем. Течение в доме заставит его меняться 60 раз в секунду. (Это «60 Гц», которые вы видите на адаптерах питания и приборах, когда указано, к какому источнику питания вы можете их подключить).Так что поле в этом случае будет колебаться с частотой 60 герц.

Направление по компасу, истинный север, разделяющие пути

Поместите что-нибудь в магнитное поле, например, кусок алюминия, и атомы в объекте будут генерировать небольшие токи, называемые вихревыми токами, которые генерируют собственные небольшие магнитные поля. Если материал диамагнетик, что в основном означает, что он не прилипает к магнитам, тогда крошечные магнитные поля будут противоположны тому, что в катушке, и создадут силу, которая отталкивает.

Во многом это тот же принцип, что и в поездах на магнитной подвеске, которые парят над путями для достижения высоких скоростей.

Помимо использования куска алюминия, экспериментатор также использовал инвертор для изменения тока со скоростью 204 000 раз в секунду, что намного выше, чем частота, которую вы получаете от розетки. Также не ясно, сколько тока и напряжения используется.

Далее идет жара. Металл плавится по принципу индукционного нагрева — тот же принцип используется в индукционных плитах.

Тепло исходит от магнитного поля, которое левитирует кусок металла. Помните вихревые токи, возникающие в алюминии? Эти токи встречают сопротивление и при этом нагревают металл. Чем больше сопротивление, тем больше тепла.

Кусочек металла здесь тоже довольно маленький — всего 2,6 грамма, или примерно вес пары скрепок среднего размера. Так что для того, чтобы расплавить его, не требуется много энергии.

Плодовые мушки поднимаются в воздух, чтобы помочь астронавтам

Ни одно оборудование для повторения эксперимента не является таким экзотическим; например, инвертор мощностью 1600 Вт, подобный тому, что используется в видео, можно приобрести менее чем за 100 долларов, а еще за 100 долларов вы получите батареи «глубокого цикла».

через Geek

Фото: YouTube (скриншот)

До появления изобретений большая часть работы, которую выполняли люди, выполнялась исключительно за счет человеческой силы. «Исторически сложилось так, что все приводилось в движение человеком», — сказал Марк Арчибальд, председатель комитета по транспортным средствам, приводимым в движение человеком, Американского общества инженеров-механиков. Но затем появился мотор, который сделал за нас большую часть тяжелой работы.

Сегодня многие люди возвращаются к человеческой силе как к источнику энергии. Это бесплатно, чисто и полезно для сердца.

Ниже приведены некоторые способы получения энергии от людей — как для транспорта, так и для электрических устройств.

ВВЕРХУ:

Шотландский велосипедист Грэм Обри разработал этот велосипед лицом вниз и головой вперед, который позволяет ему качать ноги горизонтально, а не вверх и вниз. Конструкция улучшает аэродинамику за счет уменьшения лобового сопротивления. В сентябре 2013 года Обри протестировал байк в Батл-Маунтин, штат Невада, и набрал 56 баллов.62 мили в час, побив рекорд предыдущей скорости для езды на велосипеде лежа в 54,9 миль в час.

В настоящее время самой быстрой машиной, приводимой в движение человеком, является VeloX3, разработанный командой Human Power Team Delft из

Нидерланды

. Их лежачий велосипед, заключенный в оболочку, называемую монококом, побил мировой рекорд скорости в сентябре прошлого года, разогнавшись до 133,78 км/ч (83,127 миль/ч).

В 2010 году группа студентов из Университета Торонто успешно опробовала первый самолет с приводом от человека.В отличие от предыдущих самолетов с приводом от человека, орнитоптер, как его назвали, махал крыльями, как птица. Он пролетел 19,3 секунды, преодолел 158 ярдов и достиг средней скорости 15,8 миль в час. Та же команда работает над собственной версией вертолета с приводом от человека.

В Университете Мэриленда команда успешно совершила полет на Gamera II, установив рекорд полета вертолета с приводом от человека. Хотя они не достигли продолжительности и высоты, необходимых для получения Приза Сикорского, который вручается команде, которая может достичь 10 футов и зависнуть в течение 60 секунд, они смогли взлететь на несколько дюймов над землей в течение 50 секунд. чем кто-либо до них.

Первые проекты подводных лодок с приводом от человека датируются 16 веком, и одна из них — подводная лодка Конфедерации Х. Л. Ханли — появилась во время Гражданской войны.

Совсем недавно группы студентов-инженеров строили версии для одного человека, предназначенные для водителей в снаряжении для подводного плавания, с приводом от задних винтов. По крайней мере, в одном проекте шведского промышленного дизайнера Милко Озлу используются весла.

Стивен Полови, президент группы подводных лодок с приводом от человека в Мичиганском университете, отметил, что у таких подводных лодок есть собственные технические ограничения.«Большое — это воздух», — сказал он, потому что человек, прилагающий усилия, использует много. Другой проблемой, по его словам, является эффективность: его команда использовала ступенчатое движение для приведения в действие пропеллеров вместо велосипедного педалирования.

Люди много передвигаются. Мы ходим, прыгаем и танцуем. Так почему бы не использовать всю эту кинетическую энергию? Теперь это возможно благодаря пьезоэлектрическим устройствам. Пьезоэлектричество исходит от веществ, которые генерируют ток при сжатии, сгибании или растяжении. Наиболее распространенное применение — освещение печей (в зажигалке используется пьезоэлектрический материал для создания искры).

Теперь некоторые изобретатели предложили использовать эти материалы в объектах, с которыми люди вступают в контакт и перемещаются. Например, танцевальные площадки, дороги или тротуары. Ходьба или даже вождение по поверхности оказывало бы давление на встроенные пьезоэлектрические материалы, которые затем могли бы посылать электрический ток для питания освещения.

Другие идеи включают в себя встраивание этих материалов в рюкзаки, которые будут генерировать энергию для солдат, которые могут идти далеко от базового лагеря.Крошечные устройства, встроенные в специальные наколенники, также могут генерировать энергию при ходьбе.

В 2008 году Восточно-Японская железнодорожная компания провела эксперимент с электрогенерирующим полом, который производил достаточно энергии для питания билетных киосков.

Велосипеды сегодня являются наиболее очевидным транспортным средством, приводимым в движение человеком, но HumanCar Inc. хочет построить автомобиль, который может преодолевать короткие расстояния, приводимый в движение человеческими мышцами. Это не очень похоже на педальные автомобили, которые некоторые могли бы помнить, когда они были детьми; этот движется за счет движения, похожего на греблю, а колеса приводятся в действие системой зубчатых передач, мало чем отличающейся от системы зубчатых передач старомодной швейной машины (в которой колесо движется быстрее с помощью маховика).

Автомобиль также оснащен электродвигателем для дальних поездок. Дополнительный бонус: от силы человека автомобиль может заряжать небольшие электронные устройства. Максимальная скорость составляет всего около 30 миль в час, поэтому он не предназначен для шоссе. Если вы хотите купить его, это будет стоить: около 85 000 долларов. Генеральный директор HumanCar Чак Гринвуд отмечает, что построено всего полдюжины единиц, и поэтому они так дорого стоят; в будущем он надеется запустить их в массовое производство.

Иногда их называют велорикшами, они были основным видом транспорта в таких странах, как Индия, Китай и Бангладеш (где они ярко украшены).В то время как их использование сокращается в Юго-Восточной Азии, оно растет в таких городах, как Нью-Йорк, где есть 1112 лицензированных водителей и 850 номерных знаков велорикшей (количество ограничено законом). Другие города, где они стали популярны среди туристов, включают Гамбург, Лондон и Сан-Франциско.

За последние несколько лет было предложено несколько конструкций для питания имплантированных устройств сахаром крови, большинство из которых основано на топливных элементах. Одна недавняя идея использует его для питания мозговых имплантатов, а другая была предложена для кардиостимуляторов.Это может быть что-то вроде того, что имели в виду авторы «Матрицы», хотя вам все еще нужно кормить людей, и вы не получите большого тока. Однако этого достаточно для среднего медицинского устройства.

Плавящиеся металлы и их свойства

Процесс плавки металла увлекательный и невероятно полезный для человечества. Однако все ли металлы плавятся? И плавятся ли одни металлы легче, чем другие? Читай дальше что бы узнать.

Все ли металлы плавятся?

Да, все металлы плавятся.Их температуры плавления значительно различаются из-за различных факторов, таких как прочность связи, атомный вес и то, является ли это чистым металлом или сплавом.

Чтобы понять этот процесс, давайте сначала посмотрим, что такое «плавление».
В твердом состоянии ионы металлов упакованы в определенные оптимизированные структуры, известные как атомные решетки. Их удерживает вместе сила межатомных связей, при этом каждый из них вибрирует с определенной частотой. С повышением температуры эти связи ослабевают, позволяя атомам отдаляться друг от друга и вибрировать более энергично.Когда эти межатомные связи достаточно ослабевают, связи разрываются, и твердое тело становится жидким. При экстремальных температурах эти связи становятся настолько слабыми, что металлы закипают и превращаются в газ. Этого мы практически не можем добиться для большинства металлов, поскольку для этого требуются температуры, намного превышающие те, которые могут быть получены в большинстве печей.

Какой металл легче всего расплавить?

Температура плавления металлов сильно различается, в основном в зависимости от атомного веса и прочности межатомных связей. Некоторые металлы находятся в жидком состоянии даже при комнатной температуре.

Меркурий

Обозначение: Hg, Точка плавления: -37,89°F (-38,83°C)

Ртуть представляет собой жидкость при комнатной температуре. Также известный как ртуть, он выглядит как блестящая серебристая жидкость, которая намного тяжелее воды. Ртуть токсична, поэтому всегда работайте с ней в перчатках.

Франций

Обозначение: Fr, Точка плавления: 80,6⁰F (27⁰C)

Франций, самый электроположительный из всех известных элементов, невероятно редок. Он также очень реакционноспособен и радиоактивн, с максимальным периодом полураспада 22 минуты.Это означает, что вы не увидите этот хэви-метал в таком виде очень долго. Этот металл также невероятно мягкий из-за большого размера его атомов.

Цезий

Обозначение: Cs, температура плавления: 83,3°F (28,5°C)

Цезий, теплый серебристо-золотой металл, бурно реагирует с водой. Как и в случае с францием, цезий также является мягким из-за большого размера атомов. Атомы цезия являются самыми большими из всех известных элементов. В жидкой форме цезий выглядит как бледное жидкое золото.Благодаря его низкой температуре плавления вы можете сделать это, держа в руке контейнер с цезием.

Галлий

Обозначение: Ga, температура плавления: 85,58⁰F (29,76⁰C)

Галлий — широко доступный металл сероватого цвета. Поскольку он имеет низкую токсичность, его часто используют вместо ртути в домашних экспериментах. Его низкая температура плавления позволяет ему таять в руке в перчатке или в горячих жидкостях. Фокусники часто используют его в фокусе «исчезающая ложка».

Рубидий

Обозначение: Rb, температура плавления: 102.7⁰F (39,3⁰C)

Рубидий — мягкий серебристо-белый металл с высокой реакционной способностью. Он бурно реагирует с водой и самовозгорается с образованием оксида рубидия.

Температура плавления различных металлов

Температура плавления металла зависит от множества факторов, таких как атомный вес, прочность межатомной связи и чистота металла. Чистые металлы имеют тенденцию плавиться более равномерно, чем их легированные аналоги. Однако все металлы плавятся более равномерно, чем другие неметаллические вещества, такие как лед.Это связано с высокой теплопроводностью металла — металлы обычно намного плотнее, чем неметаллические вещества. Эта плотность обеспечивает равномерное распределение тепла по всему куску металла, даже если только небольшая его часть подвергается воздействию тепла. Это объясняет, почему слесари могут безопасно плавить и формировать большие куски металла, нагревая только его часть.
Температура плавления некоторых популярных металлов в порядке возрастания.

Какие металлы не плавятся?

Хотя все металлы плавятся, некоторые металлы имеют чрезвычайно высокую температуру плавления.Эти металлы обычно используются в огнеупорах, поскольку они могут выдерживать необычно высокие температуры без деформации — мы называем их «тугоплавкими металлами». Тугоплавкие металлы также могут выдерживать необычно высокий износ, что делает их невероятно прочными и долговечными.

Все тугоплавкие металлы имеют температуру плавления выше 2000⁰C, обладают высокой твердостью при комнатной температуре, химически инертны и имеют высокую плотность.

Вольфрам

При температуре 6170⁰F (3410⁰C) вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех известных металлов.Даже при высоких температурах вольфрам остается прочным. Таким образом, он широко используется в приложениях, требующих как высокой температуры, так и высокой прочности.

Вольфрам часто сплавляют с никелем, железом и медью – все это в количестве не более 10%. Из-за высокой температуры плавления компоненты из вольфрама производятся методом порошковой металлургии. Здесь легированные металлы не имеют высокого коэффициента диффузии и, следовательно, не проникают далеко внутрь компонента. По этой причине внутренняя часть вольфрамовых сплавов, как правило, состоит из чистого вольфрама.

Ниобий

Ниобий имеет температуру плавления 4491⁰F (2477⁰C). Этот светло-серый кристаллический металл похож на титан по твердости и пластичности, сравнимой с железом. Из-за своей низкой реакционной способности ниобий часто используется в качестве альтернативы никелю в ювелирных изделиях.

Используется в основном в сплавах, даже 1% включение ниобия значительно повышает прочность металла. Это также повышает температурную стабильность сплавов. Ниобий, считающийся технологически важным элементом, широко используется в сверхпроводящих сплавах, атомной промышленности, электронике, оптике и других технических приложениях.

Молибден

Молибден имеет температуру плавления 4753⁰F (2623⁰C) и используется в тех же целях, что и вольфрам. Хотя сплавы молибдена уступают сплавам вольфрама, они более управляемы и менее затратны в производстве, что делает их идеальными для конкретных применений.

Наиболее распространенным молибденовым сплавом является TZM (титан-цирконий-молибден), который включает титан в количестве 0,5%, цирконий в количестве 0,08% и молибден в качестве остатка. TZM обладает необычно устойчивым сопротивлением ползучести и используется при рабочих температурах, превышающих 1940⁰F (1060⁰C).

Легирование 70% молибдена 30% вольфрама дает Mo-30W, сплав с высокой стойкостью к расплавленному цинку. Предприятия по производству цинка в значительной степени полагаются на Mo-30W для своих форм для литья.

Молибден устойчив к жидкой ртутной коррозии и имеет низкий коэффициент трения, что объясняет его включение в смазки и масла, требующие высокого уровня надежности и производительности.

Тантал

С температурой плавления 5458⁰F (3017⁰C) тантал является наиболее стойким к коррозии из всех известных веществ.Он широко используется в медицинской и хирургической областях, а также в высокоагрессивных средах.

имеет чрезвычайно высокую емкость на единицу объема, что делает его важным компонентом в миниатюрных электронных компонентах и ​​схемах. Танталовые конденсаторы широко используются в сотовых телефонах и компьютерах.

Рений

Рений, недавно обнаруженный тугоплавкий металл, имеет температуру плавления 5765 ⁰F (3185 ⁰C). Поскольку это редкий металл, он является самым дорогим из всех тугоплавких металлов.Включение рения в металлические сплавы небольшими порциями повышает прочность на растяжение и пластичность. При этом рений наиболее широко используется в качестве катализатора различных промышленных химических реакций.

Можно ли плавить металл дома для украшений?

Многие украшения сделаны из металлов, в частности из золота, серебра, меди и никеля. Хотя металлические украшения обычно изготавливаются с использованием специального оборудования, вы можете плавить серебро дома, чтобы делать новые украшения. Имейте в виду, что серебро плавится в 1763 году.24 ⁰F (961,8 ⁰C), поэтому при попытке выполнить этот процесс необходимо использовать защитное снаряжение.

Вот список необходимого оборудования:

• Тигель: термостойкий контейнер для плавки серебра.
• Источник тепла: должна работать паяльная лампа.
• Форма: для придания формы расплавленному серебру. Можно использовать различные продукты, в том числе песок или смесь гипса и талька в пропорции 3:1.
• Термостойкие щипцы для работы с тиглем.
• Защитное снаряжение: термостойкие перчатки и фартук, возможно, лицевой щиток.

Прежде чем начать, подготовьте форму – более простые формы с большей вероятностью дадут желаемый результат. Как только это будет сделано, пришло время расплавить ваше серебро. Если вы используете большой кусок серебра, используйте пару ножниц, чтобы разрезать его на маленькие кусочки. Это гарантирует, что металл плавится равномерно. Имейте в виду, что украшения обычно не сделаны из чистого серебра. По этой причине температура плавления часто меняется.

Когда ваш металл станет жидким, залейте его в форму с помощью пинцета.Быстрое плавное движение гарантирует, что металл заполнит форму до того, как она снова затвердеет. Теперь просто подождите, пока он остынет, прежде чем вынимать его из формы.
Заключительные мысли
Хотя все металлы плавятся, их температуры плавления сильно различаются. Некоторые металлы являются жидкостями при комнатной температуре, в то время как другие имеют невероятно высокие температуры плавления. Не то чтобы вы знали, насколько сильно различаются металлы, мы надеемся, что вы думаете о металлах с новым интересом и любопытством.

Пошаговое руководство по плавке металла

Прежде чем плавить металл, вы должны сначала понять, что применение тепла является необходимостью.Для этого вы можете использовать литейный цех, например металлическую плавильную печь , или горелку. Если вы используете литейный цех, будьте уверены, что металл может превратиться в жидкость за доли секунды, пока вы придадите ему любую форму, которую вы предпочитаете. Факел, с другой стороны, позволяет разрезать металл на различные формы после расплавления металла. Одно можно сказать наверняка — вы можете успешно плавить металлы, используя любой из двух вышеупомянутых вариантов.

В этой статье вы найдете пошаговое руководство по эффективной плавке металла:

Как новичок, вот простой способ расплавить металл, не выходя из дома!

Можно использовать стальное ведро, желательно уже не используемое.Создайте отверстие для трубы. Суть отверстия для трубы заключается в том, чтобы печь получала достаточное количество воздуха. Кроме того, сделайте больше отверстий ближе к середине крышки кастрюли, которые будут закрывать печь. Это помогает газам лучше циркулировать.

Соберите достаточно кирпичей и установите их. Кирпичи будут служить внешней стеной для вашей печи. Они будут работать для стабилизации температуры, а также для защиты печи. В отличие от тигля и любого другого предмета вокруг, они не будут слишком горячими.Если у ведра нет дна, это еще одна причина, по которой вам следует подумать об использовании этих кирпичей.

Найдите банку или что-то еще подходящее для создания тигля. Убедитесь, что банка, которую вы используете, полностью подходит для этой цели.

Шаг 4 — здесь вы создаете воздуходувку. В некоторых случаях люди используют испорченный пылесос. Это будет всасывать воздух, а также выдувать его. Другие люди также могут подумать об использовании сушилки, но старый пылесос считается лучшим вариантом (даже если он может быть слишком мощным для небольшой печи).

Для изготовления топлива можно использовать древесный уголь. Его можно получить из дров, так как это основное сырье. Во время плавки металла можно добавлять уголь меньшего размера. Уголь необходим в какой-то момент, потому что он горит лучше, чем обычный древесный уголь. Это повышает температуру выше и позволяет ускорить процесс плавления.

Наконец, добавьте алюминий в огонь и нагревайте его, пока он полностью не расплавится. Огонь следует часто увеличивать.Это делается для того, чтобы в тигле не было твердых кусков алюминия.

Процесс плавки металла может длиться от нескольких минут до нескольких часов; все зависит от конкретного металла, его толщины/количества и высокой температуры вашего литейного производства.

И все! Когда процесс плавления завершен, металл имеет тенденцию становиться вишнево-красным за несколько секунд. Вы также можете найти следы примесей, которые, вероятно, выгорают.

Ученые говорят, что печь плавит любой металл

ДЕС-МОЙН, Айова (AP) _ Даже самые прочные металлы плавятся под воздействием экстремального тепла новой печи, которая поможет ученым проводить более качественные исследования и разрабатывать новые продукты.

«Это новый инструмент в нашем наборе инструментов», — сказал Ларри Джонс, директор Центра подготовки материалов лаборатории Эймса, лаборатории Министерства энергетики США, находящейся в ведении Университета штата Айова.

Ярко-голубая плазменная лабораторная печь Retech модели 150, которая прибыла в лабораторию осенью, расплавит практически все, сказал Джонс.Он генерирует температуру выше 10 000 градусов по Цельсию или более 18 000 градусов по Фаренгейту.

Металлические стержни помещаются в камеру размером 30 на 50 футов, когда плазменная горелка, работающая на гелии и аргоне, нагревает и плавит их.

Медная литейная форма, охлаждаемая водяной системой, улавливает расплавленный металл. По словам Джонса, система устраняет необходимость в других металлических формах или тиглях для удержания стержней во время их нагрева. Формы иногда загрязняют расплавленный металл, перенося в него свой собственный материал при высоких температурах плавления.

«Чистота – это то, что я называю первой задачей. Исследователи стремятся понять фундаментальные внутренние свойства материала», — сказал он.

Печь стоимостью 500 000 долларов поможет новым разработкам.

Например, лаборатория работает над магнитным охлаждающим сплавом. Сплав реагирует на изменение температуры при помещении в магнитное поле. Вместо холодильника, использующего компрессор и фреон, в нем будут использоваться металлические сплавы и магнетизм.

«Он будет поглощать тепло из окружающей среды и действовать как холодильник.Это позволит полностью избавиться от фреона», — сказал Джонс.

Экологи говорят, что это потрясающее обещание, если оно сбудется.

Джонс сказал, что магнитный охлаждающий сплав изготовлен из трех металлов, которые очень реакционноспособны и при плавлении выходят за пределы большинства тиглей. С новой печью лаборатория может легко расплавить все три.

Печь была построена компанией Retech Systems LLC, базирующейся в Юкайа, Калифорния. Эта конструкция существует с начала 1990-х годов, но используются только четыре печи.