Глава 2. Современные и перспективные технологии

§ 3. Актуальные и перспективные технологии обработки материалов

В прошлом году вы познакомились с преобразующей деятельностью человека — с преобразованием материалов, энергии и информации по плану и в интересах человека. В основе всей такой деятельности лежит труд, а предметами труда являются материалы, энергия и информация.

Вы начали знакомиться с современными и перспективными технологиями, узнали о некоторых промышленных и производственных технологиях, рассмотрели технологии машиностроения и технологии производства материалов с заданными свойствами. Вам, конечно, известно, что в настоящее время с инновациями можно встретиться в самых разных сферах жизни. В этой главе вы познакомитесь с новыми технологиями обработки материалов и с современными технологиями сельского хозяйства.

Вспомните, с какими способами обработки различных материалов вы знакомились в 5 классе. Расскажите, где они применяются и какими преимуществами и недостатками обладают.

Технологии обработки материалов существуют столько же лет, сколько существует человеческое общество. В настоящее время используется много различных технологий обработки материалов, как традиционных, так и современных. Перечислим некоторые из них.

Обработка конструкционных материалов:

• резание ручным инструментом и на станках: сверление, точение, фрезерование, пиление, шлифование, разрезание, строгание (рис. 2.1); • обработка давлением: прессование, штамповка, гибка, ковка, чеканка (рис.

2.2);

• термообработка: закалка, отжиг, отпуск, нормализация; сварка, пайка, плавление, литьё (рис. 2.3); • склеивание, лакирование, нанесение покрытий, покраска, пропитка (рис.

2.4).

Рис. 2.1. Газовая резка металла

Рис. 2.2. Образец чеканки декоративного элемента украшения мебели

Рис. 2.3. Скамейка. Художественное литьё

Рис. 2.4. Образцы цветов, для пропитки древесины при выполнении наружных работ

Обработка текстильных материалов: разметка, раскрой, соединение, отделка

(рис. 2.5).

Рис. 2.5. Фрагмент вышивки

Обработка пищевых продуктов:

нарезка, тепловая обработка (рис. 2.6), замораживание, охлаждение.

Рис. 2.6. Тепловая обработка кулинарного блюда в духовом шкафу

Процесс создания новых технологий обработки материалов идёт непрерывно и очень активно. За последние годы появилось много универсальных технологий, которые нашли применение практически во всех сферах промышленности, науке и быту. Одной из новых технологий обработки материалов является порошковая металлургия (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Шайбы. Изделия порошковой металлургии

Порошковая металлургия — это технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них. Порошковая технология состоит из четырёх основных этапов: производство и смешивание порошков, уплотнение (прессование) и спекание. Методы порошковой металлургии используют для производства изделий сложной формы с уникальными техническими, эксплуатационными свойствами. Эти методы позволяют сократить расход материалов, уменьшить себестоимость продукции и трудоёмкость её изготовления, обеспечить практически полное отсутствие отходов производства.

Большой популярностью при покраске различных изделий пользуется порошковое напыление металла на металлические, керамические или стеклянные поверхности. Оно выполняется при помощи нагретого сжатого воздуха (рис. 2.8, 2.9). Такие покрытия долговечны, прочны, устойчивы к внешним механическим воздействиям и перепадам температуры.

Рис. 2.8. Процесс порошкового напыления

Рис. 2.9. Фрагмент металлической двери с порошковым напылением

Ведущее место в обработке различных материалов занимают современные электротехнологии. Данное направление постоянно развивается, совершенствуется и широко внедряется во все отрасли хозяйства страны.

Примером такой технологии является метод прямого нагрева проводящих материалов электрическим током. Этот метод используется в металлургической промышленности для выплавки металлов, в пищевой промышленности для размораживания продукции на рыбоперерабатывающих предприятиях и для обработки плодов при промышленном консервировании.

Практически во всех сферах промышленного производства, в строительстве и в быту применяется электрическая сварка — технологический процесс получения неразъёмных соединений деталей в результате их электрического нагрева до плавления или пластического состояния. Особенно часто применяются дуговая и контактная сварка.

Дуговая сварка (рис. 2.10) относится к сварке плавлением, так как детали свариваются за счёт расплавления материала соединяемых кромок и расплавляемого электрода. Необходимую энергию для расплавления металла выделяет электрическая дуга, горящая между заготовками и электродом.

Рис. 2.10. Соединение труб электродуговой сваркой

Контактная сварка (рис. 2.11) является разновидностью сварки давлением. При ней нагрев места сварки происходит при прохождении через металл электрического тока, а соединение деталей происходит за счёт их деформации путём сжатия.

Рис. 2.11. Процесс контактной электросварки

Итак, вы познакомились с некоторыми современными технологиями обработки материалов, которые открывают новые возможности для применения материалов в различных сферах жизни общества.

Полезная информация

Начало промышленного использования дуговой сварки связывают с изобретениями русских инженеров H. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова, которые в 1881 и 1888 годах соответственно использовали для сварки электрическую дугу, горящую между электродом и металлическим изделием.

В настоящее время различают более 150 видов и способов сварочных процессов. Сварку можно выполнять под водой, в открытом космосе, в любых пространственных положениях и в любых условиях.

Основные понятия и термины:

технологии          обработки     материалов,     порошковая    металлургия,    напыление

металла, электротехнологии, электрическая сварка, дуговая и контактная сварка, электросварщик.

Вопросы (устно):

1.      Приведите примеры традиционных технологий обработки конструкционных материалов — ткани, листового металла, фанеры, пластмассы.

2.      Какими преимуществами обладает технология порошковой металлургии по сравнению с традиционными способами обработки металлов?

3.      Как вы считаете, чем объясняется широкое распространение сварочных работ во всех сферах промышленного производства?

Практическое Задание:

Рассмотрите изображения на рис. 2.1—2.11. В тетради заполните таблицу, отметив знаком «+» изделия или технологические процессы, которые отвечают требованиям экологической чистоты и при производстве которых отсутствуют отходы.

Таблица