Курс лекций по "Товароведению"

Лекция 5. МЕТАЛЛОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТОВАРЫ

1. Понятие о сырье и процессе производства металлохозяйственных товаров. 
2. Классификация и характеристика ассортимента металлохозяйственных товаров.

-1-

Металлохозяйственные  товары объединяют обширную группу изделий хозяйственно-бытового назначения. Основным материалом для изготовления этих изделий являются металлы и их металлические сплавы.

Металлы - вещества, характеризующиеся высокой электро- и теплопроводностью, способностью отражать электромагнитные волны, деформироваться. Обладают специфическим «металлическим» блеском, непрозрачны.

Этими свойствами обладают и металлические сплавы, состоящие из нескольких металлов или из металлов и неметаллов.

Все металлы  и сплавы принято делить на черные и цветные. Железо и сплавы на его основе (сталь, чугун) называют черными металлами, остальные металлы и сплавы — цветными.

В зависимости  от температуры плавления различают легкоплавкие металлы (цинк, сурьма, свинец, висмут и др.) с температурой плавления до 1539 °С и тугоплавкие (хром, ванадий, молибден, титан и др.) — с температурой плавления выше 1539 °С.

Золото, серебро, платину и другие металлы, обладающие химической инертностью, относят к благородным металлам.

Черные металлы  и сплавы:

Железо - это блестящий с сероватым оттенком ковкий металл. Температура плавления наиболее чистого железа - 1534 °С, температура кипения - 3200 °С, плотность — 7,8 г/см³. Железо обладает магнитными свойствами. По распространенности среди металлов занимает второе место после алюминия. Сплавы на основе железа сочетают в себе прочность, пластичность, способность превратиться в изделия любой формы и противостоять ударным нагрузкам. Наиболее распространены сплавы с углеродом - чугун и сталь. Содержание углерода в чугунах колеблется от 2 до 6,67 % , в сталях - от 0,006 до 2 % .

Чугун. В зависимости от назначения чугуны делятся на передельные (белые), литейные (серые), ковкие, специальные (ферросплавы) и высокопрочные. Передельный чугун применяется для передела на сталь. Литейный чугун имеет в изломе серый цвет, обладает хорошими литейными свойствами и широко применяется для изготовления металлохозяйственных изделий. Ковкий чугун получают путем обжига отливок из белого чугуна специального химического состава. Чугун приобретает некоторую пластичность, ударную вязкость, меньшую хрупкость. По этим свойствам ковкие чугуны приближаются к сталям.

Сталь. По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные. Углеродистые стали содержат до 2 % углерода; легированные стали, помимо углерода, содержат в определенном количестве никель, вольфрам, хром, кобальт и др.

Углеродистые стали по назначению подразделяются на конструкционные, инструментальные и специальные. Конструкционные и инструментальные стали различаются по содержанию углерода. Конструкционные стали содержат от 0,07 до 0,8 % углерода. Применяются для производства листового, фасонного проката, крепежных изделий, валиков, пружин и бытовых изделий, не требующих очень высокой твердости. В зависимости от содержания вредных (серных, фосфорных) примесей подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные. Инструментальные стали содержат от 0,7 до 1,3 % углерода. Применяются для изготовления инструментов для обработки древесины, металлов, монтажных работ. С увеличением содержания углерода повышаются их твердость, хрупкость. Подразделяются на качественные и высококачественные.

Легированные стали по назначению бывают конструкционные, инструментальные и специального назначения с особыми свойствами. По содержанию легирующих компонентов различают низколегированные стали, содержащие легирующие компоненты в количестве менее 2,5 % среднелегированные — от 2,5 до 10 % и высоколегированные — более 10 %. Легированные стали подразделяют на коррозиестойкие, жаростойкие и жаропрочные.

Маркировка  сталей. Конструкционные стали обыкновенного качества подразделяются на группы А, Б, В в зависимости от механических свойств (А), химического состава (Б) и механических свойств и химического состава (В), а каждая группа, в зависимости от количества нормируемых показателей, делится на категории: А — 1, 2 3;  Б-1,2;В-1,2,3,4,5.

Их марка  обозначается буквами Ст (сталь) и  цифрами от 0 до 6 - условный номер марки. После цифр буквенные индексы указывают на степень раскисления: сп – спокойная; пс – полуспокойная; кп – кипящая. Например: Ст 5 кп, Б Ст 3 пс, В Ст 4 сп.

Качественная  конструкционная сталь обозначается двузначными числами, указывающими на содержание углерода в сотых долях процента, и номером группы, указывающим на содержание марганца: 1-е нормальным содержанием марганца (до 0,8 %) и II - с повышенным содержанием (0,9 - 1,2%). В конце марки добавляются индексы, указывающие способ раскисления (для групп I), или буква Г, указывающая на повышенное содержание марганца. Например: стали группы I - 0,5 кп, 0,7 кп, 10 кп, 15 кп и т.д. через 5 до 85; стали группы II - 15 г, 20 г, 25 г и т.д. через 5 до 70 г.

Углеродистые  инструментальные стали обозначаются буквой У с цифрами, указывающими содержание углерода в десятых долях процента. В конце марки высококачественной стали ставится буква А. Например: качественные стали — У 7, У 8 и т.д. до У 13; высококачественные — У 7 А, У 8А и т.д. до У 13 А.

Легированные  стали в зависимости от назначения (конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами) также имеют особенности в маркировке. Легирующие компоненты обозначаются буквами русского алфавита: X — хром, Н — никель, К — кобальт, Т — титан, Ю — алюминий, Д - медь, М - молибден, С - кремний, В -вольфрам, Ф - ванадий. Перед буквами в марках конструкционных сталей проставляются цифры, указывающие на содержание углерода в сотых долях процента, а после букв - содержание легирующего компонента в процентах (при содержании его 1% — единица в марке не проставляется). Например: марка 9НХ 2М - содержит 0,09% Углерода, до 1% никеля и хрома, около 2 % молибдена.

 

Цветные металлы  и сплавы на их основе

Алюминий по распространенности в природе занимает первое место среди других металлов. Благодаря малому удельному весу, неизменяемости на воздухе, легкости, прочности и другим свойствам сплавы алюминия находят широкое применение.

Чистый алюминий представляет собой серебристо-белый, легкий (плотность 2,7 г/см³), мягкий, ковкий, тягучий металл. Температура плавления — 660 °С, электрическая проводимость — 37,6 Ом • мм²/м.

Сплавы алюминия по назначению подразделяют на деформируемые и литейные. Термически упрочняемые деформируемые сплавы алюминия называют дюралюминами. Это многокомпонентные сплавы, в состав которыех кроме алюминия, входят медь, магний, марганец, железо

Литейные алюминиевые сплавы характеризуются более высоким содержанием легирующих компонентов (от 6 до 13 %), которые придают алюминиевым сплавам жидкотекучесть.

Наибольшее применение в производстве товаров народного потребления имеют сплавы системы алюминий кремний, называемые силуминами.

Первичный алюминий особой чистоты обозначается маркой А999 (А - алюминий, с содержанием его 99,999); алюминий высокой чистоты имеет марки А995, А99, А 97, А 95 и содержит соответственно 99, 995; 99,99; 99,97 99,95 % алюминия. Технический алюминий имеет марки А85, А8, А7 и другие и содержит соответственно 99,85; 99,8; 99,7 % алюминия, т. е. не менее 99 %.

Медь — розовато-красный металл, имеющий плотность 8,92 г/см³ и температуру плавления 1083 °С. Отличается высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Чистая медь находит применение в электротехнике, однако основная масса этого металла используется для получения сплавов. Основные сплавы меди — латунь, бронза, мельхиор и нейзильбер.

Латунью называют сплав меди с цинком. Важнейшими марками латуней являются томпак и полутомпак, содержащие соответственно 90 и 80 % меди. Латуни применяются во всех областях техники, служат для производства листов, труб, металлической посуды и других товаров.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, бериллием и другими металлами. Оловянистая бронза, содержащая 5 % олова, обладает пластичностью, хорошо обрабатывается штамповкой. Ее применяют для изготовления медалей, монет, отливки художественных изделий. Алюминиевая бронза имеет золотистый цвет, хорошо полируется, долго не тускнеет, применяется для изготовления галантерейных изделий.

Мельхиор (80 % меди и 20 % никеля) применяется для изготовления высококачественной посуды, столовых приборов, галантерейных изделий.

Нейзельбер (65 % меди, 20 % никеля, 15 % цинка) используется в производстве посуды, художественных изделий столовых приборов, а также пружин, мембран и других деталей для приборостроения.

Маркировка  медных сплавов предусматривает  буквенное обозначение, указывающее на вид сплава, и цифр, показывающие процентное содержание меди (в латуни или медно-цинковых припоях) или процентное содержание основных компонентов (никеля в мельхиоре, никеля цинка - в нейзильбере). Например, латуни марок Л96 Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63 содержат соответственно 96-90 % меди и т. д. Латуни марок Л96 и Л90 получили название томпак; Л85 и Л80 -полутомпак; мельхиор имеет обозначение МН 18, МН 19, МН 20 и содержит соответственно 18, 19 или 20 % никеля, остальное - медь; нейзильбер имеет марку МНЦ 15-20, обозначающую содержание 15 % никеля, 20 % - цинка, остальное - медь.

Цинк - металл серовато-белого цвета, на воздухе хорошо противостоит коррозии. Имеет плотность 7,14 г/см³, температуру плавления 419,4 °С. При комнатной температуре металл весьма хрупок, а в интервале температур от 90 до 150 °С становится очень пластичным и хорошо поддается прокатыванию в листы, ковке и волочению. Применяется для защиты стальных изделий от коррозии, в производстве цинковых белил, гальванических элементов, латуней, для оцинковки стальной посуды.

Олово - серебристо-белый, мягкий, пластичный, непрочный металл. Хорошо прокатывается в тонкие листы. Плотность его 7,29 г/см³, температура плавления 231,9 °С. Применяется для защитных покрытий посудных изделий, производства белой жести, оловянной бронзы, легкоплавких припоев, подшипниковых сплавов, фольги.

Никель - металл серебристо-белого цвета, блестящий, тугоплавкий (температура плавления 1455 °С), тягучий, плотностью 8,9 г/см. Обладает высокой устойчивостью к коррозии. Применяется для создания защитно-декоративных покрытий, а также для изготовления сплавов.

Хром - металл с ярко-серебристым блеском, очень твердый, тугоплавкий (температура плавления 1950 °С) с плотностью 7,14 г/см³. Отлично полируется, стоек к истиранию и атмосферной коррозии, слабо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах. Применяется как, составная часть многих сплавов, в качестве противокоррозионного и декоративного покрытия.

Технологический цикл изготовления металлохозяйственных товаров предусматривает совокупность последовательных операций, включающих изготовление черновых изделий (заготовок) с помощью литья и обработки металлов давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой, волочением и др.); соединение деталей (сваркой, клепкой, пайком, сшивкой, склеиванием -неразъемные соединения; с помощью винтов, болтов — разъемные соединения); обработку заготовок (резанием, термическими и термохимическими способами); нанесение защитно-декоративных покрытий; отделка и декорирование изделий.

1. Изготовление черновых заготовок

Литье является важным и экономически выгодным способом производства из жидких металлических сплавов изделий больших размеров и сложной конфигурации. Наиболее распространенным способом является литье в песчано-глинистые формы.

Литьевой  способ придает изделиям толстые  шероховатые стенки, а следовательно, снижает эстетические свойства, гигиеничность изделий. Перерабатываются литьем такие сплавы, как чугун, силумин.

Прокатка - это обработка металлов давлением путем обжатия вращающимися валками прокатного стана. Прокаткой изготовляют листы, прутки, квадратные, полосовые, круглые, угловые и другие профили, бесшовные и сварные трубы.

Прокаткой получают изделия различной толщины, с  гладкой или рельефной поверхностью при использовании валков с рисунчатой поверхностью. Листовой прокат принят в дальнейшем для получения изделий другими способами (сшивкой, штамповкой и т. д.).

Ковка - обработка металлов давлением. Осуществляется ударами кувалды при ручной ковке и ковочными молотами и прессами при машинной ковке.

Ковка способствует уплотнению металлической решетки и упрочнению изделий, поэтому ее применяют для получения ножевых, инструментальных товаров.

Штамповка металла производится в штампах в горячем и холодном виде. Горячей объемной штамповкой изготавливают болты, гайки, шестерни и др. Холодная листовая штамповка применяется для изготовления изделий простой и сложной формы с тонкими стенками. Штампованные изделия из листового металла изготовляют за одну, или несколько последовательно выполняемых операций (штамповка вытяжкой). Листовая штамповка широко применяется для изготовления металлической посуды инструментов, столовых приборов и других товаров.

Волочение — это процесс, при котором заготовка протаскивается через отверстие волоки, размеры которой меньше размеров сечения исходной заготовки. Волочением изготовляют прутки, проволоку, тонкостенные трубы, фасонные профили и др.

Прессование — это процесс обработки металлов давлением путем выдавливания его из контейнера через отверстие в матрице. При этом металл принимает форму, соответствующую конфигурации отверстия в матрице - круглую, квадратную и др.