Перспективні технологічні процеси

Інтенсифікація виробництва – найважливіше завдання НТП. Ресурсозбереження.

Тема 4 Науково-технічний прогрес (НТП) і перспективні технологічні процеси

1. Інтенсифікація виробництва – найважливіше завдання НТП. Ресурсозбереження.

2. Перспективні технологічні процеси.

Інтенсифікація виробництва включає:

· Покращення використання наявного виробничого процесу;

· Прискорення відновлення основних виробничих фондів;

· Ефективне використання ресурсів;

· Перехід від еволюційних до революційних шляхів розвитку техніки і технології.

Найважливішим напрямком інтенсифікації є відновлення основних виробничих фондів. На заводах України експлуатується значна кількість обладнання постачань 1959 – 1964 років, а коефіцієнт його за міни не перевищує 1,5 %, тоді як у промислово розвинутих країнах темпи заміни обладнання сягають 6 – 8 % на рік.

Перехід виробництва на інтенсивний шлях розвитку пов’язаний з ефективним використанням ресурсів – ресурсозбереженням. Наприклад, кожна тонна збереженого палива або сировинних матеріалів за рахунок розвинених технологій обходиться в сучасних умовах в 2 – 3 рази дешевше, ніж іх видобування.

Ресурсозбереження включає:

· Економію сировини, матеріалів, енергії, робочого часу і отримання на цій основі додаткової продукції і при цьому дешевше, ніж за рахунок втягнення у виробництво нових ресурсів;

· Широке використання вторинної сировини, відходів виробництва і споживання;

· Створення маловідходних технологій і застосування нової ресурсозберігаючої техніки, використання ефективних засобів, використання вторинних матеріалів;

· Забезпечення високої якості продукції як спосіб задоволення потреб з меншими витратами праці і матеріалів.

Найбільш радикальне підвищення ефективності виробництва забезпечується переходом від еволюційних вдосконалень діючої техніки і технологій до принципово нових технологічних засобів і технологічних процесів.

На основі нових принципів дії можна буде розробляти і застосовувати нові засоби виробництва і одержувати матеріали та вироби з радикально поліпшеними властивостями або ще не відомими комбінаціями властивостей. Вже недостатньо тільки вдосконалити відомі матеріали і модернізувати традиційні засоби виробництва. Такі вимоги до властивостей матеріалів майбутнього і виробів з них, як висока точність та надійність, реалізуються вже сьогодні.

Систематичне використання знань для створення нових і вдосконалення існуючих засобів є суспільною необхідністю. Якщо раніше наукове відкриття будь-якого ефекту, як правило, набагато випереджало його впровадження, то сьогодні реєстрація відкриття супроводжується безпосереднім аналізом його технічних можливостей. Якщо шлях від відкриття до виробництва у фотографії тривав 62 роки (1777 – 1839), у телефоні – 56 років (1820 – 1876), у радіоприймачів – 35 років (1867 – 1902), у радарів – 15 років (1925 – 1940), то

транзистори були створені через 5 років після відкриття ефекту. Ця тенденція, певно, триватиме і в майбутньому.

Розвиток сучасних засобів виробництва ґрунтується на нових принципах дії і носіях енергії. Метою їх впровадження є скорочення до мінімуму витрат праці при виробництві й експлуатації виробів. Саме в цьому, в раціоналізації і автоматизації виробництва, полягає суть сучасної науково-технічної революції.

Поділ засобів виробництва на сучасні і традиційні є суб’єктивним, бо давно відомі засоби можуть легко трансформуватися в сучасні варіанти.

2.1. Технологія високошвидкісної обробки

Застосування високих швидкостей обробки – це спосіб обробки спеціальних матеріалів високошвидкісними ріжучим інструментом. Носіями енергії можуть бути ударні хвилі та електромагнітні хвилі. Ударні хвилі утворюються в різних середовищах (повітря, вода, пісок) за рахунок детонації вибухових речовин.

Найвідомішими прийомами високошвидкісного формування є вибухове, електромагнітне або електрогідравлічне формування. Швидкість і продуктивність порівняно із звичайними способами збільшуються на кілька порядків.

Ударні хвилі, що виникають при детонації вибухової речовини, діють на заготовку, як правило, через проміжне середовище (найчастіше це вода, рідше твердий матеріал), притискаючи її до інструмента і формуючи виріб. Цей спосіб дозволяє виробляти деталі складної форми, що важко формуються. Форми найчастіше прості і можуть бути виконані з бетону, пластмаси, твердих порід дерева або ебоніту.

При електромагнітному формуванні використовують енергію магнітних полів. Якщо в конденсаторі накопичена енергія до 199 кВт, то при його миттєвій розрядці створюється високо інтенсивне магнітне поле і на заготовку діють сили, що виникають при взаємодії протилежно направлених магнітних полів.

При електрогідравлічному формуванні носієм енергії є ударні хвилі, що виникають при підводному розряді. Сучасні промислові установки працюють з напругою від 5 до 15 кіловольт, а розробляються – до 50 кіловольт.

Якщо електромагнітна обробка служить в основному для з’єднання та збирання, то вибухова обробка викриває нові можливості при нанесенні покриттів, дозволяє з’єднувати матеріали, які не поєднуються звичайними способами.

При вибуховій обробці між матеріалами виникає швидкоплинний потік пластичного або рідкого металу що міцно їх з’єднує.

2.2. Технологія обробки плазмовим струмом

У плазмових паяльниках гази можуть розігріватися до 50 000 °К. при цих температурах атоми газу втрачають електрони і виникає іонізований електропровідний газ – плазма.

В плазмових паяльниках електрична дуга виникає або між катодом і сопловим анодом, що охолоджуються водою, або між катодом і заготівкою-анодом. Виникає електродуга, де газ розігрівається за рахунок зростаючих сили струму і напруги. Внаслідок термічного розширення на початку сопла газ виходить з нього зі швидкістю звуку.

Потужність застосованих у промисловості паяльників зараз досягає 120 кВт, а в майбутньому передбачаються установки потужністю до 10 000 кВт.

Понад 20 років тому в промисловості були використані для різання перші плазмові паяльники. Сьогодні їх застосовують дуже широко: під час різання високолегованих сталей і сплавів міді з алюмінієм, тобто матеріалів, які майже не піддаються автогенному різанню.

Техніка напилення відкрила нові перспективи для плазмових паяльників. Її застосовують як для матеріалів, що легко плавляться, так і для тугоплавких – вольфраму і молібдену, а також для твердих і крихких речовин (карбідів, оксидів, нітридів, боридів і силіцидів), які раніше вдавалося обробляти тільки за технологією металургії. За допомогою цього способу їх можна розпорошувати і наносити на фасонні заготовки. Нанесені в плазмі покриття служать в основному для захисту від корозії, підвищення зносо- та ерозостійкості.

Плазмові паяльники можна застосовувати при зварюванні особливо тонких деталей і при наплавленні корозійно-, жаро- та зносостійких матеріалів.

Зняття стружки, при якому прямий плазмовий паяльник замінює токарний верстат, ще тільки починає розвиватися. Висока температура плазми розплавляє заготовки на певну глибину, а рідкий матеріал видаляється обертанням заготовки та кінетичною енергією потоку плазми.

2.3. Електронно-променева технологія

Електрони, що випромінюються розжареним катодом у вакуумі порядку 10^-4 мм рт. ст., розганяються високими потенціалами (близько 120 кВ) і збираються в пучки, з високою щільністю енергії до 110 Вт/мм². При дії такими електронними променями на матеріал електрони проникають в нього на глибину до 10 мкм, перетворюючи свою кінетичну енергію в теплоту і викликаючи миттєве плавлення і випаровування матеріалу. Таким чином, за допомогою електронних променів можна обробляти всі металеві і кристалічні м^{атеріали, знімати п}оверхневі шари (стружку), різати, переплавляти, зварювати, досягаючи продуктивності, швидкості зварювання до 50 м/хв. Легке фокусування електронних променів до діаметра в кілька мікронів зумовлює переваги їх застосування при суперточній обробці, як того вимагають мікроелектроніка та техніка напівпровідників.

2.4. Лазерна технологія

У 1960 році успішно випробувано перший лазер, а вже через 10 років його застосували при точному вимірюванні довжини в будівництві, управлінні роботою верстата, термальній обробці металів, орієнтації і пеленгації в космічному просторі, дослідженні морів і атмосфери, спектроскопії і медицині. Паралельно, з вивченням самого фізичного ефекту досліджують його можливості в техніці.

В технології лазерні промені використовують як джерело енергії при термообробці матеріалів. Вони можуть бути дуже щільно сфокусовані (до 1 мкм), причому дають можливість досягти таких високих температур, які дозволяють випаровувати будь-які відомі матеріали. Лазери застосовують при свердлінні, різанні і фрезеруванні тугоплавких металів і матеріалів, які важко піддаються обробці, кераміки, кварцу, скла, алмазу, слюди та ін. лазером модна свердлити отвори діаметром від 1 мкм до 2 мм і глибиною до 3 мм, причому глибина може в десять разів перевищувати діаметр. Такі отвори необхідні в годинникових механізмах. Лазер дозволяє здійснювати зварювання та пайки. При цьому лазер успішно виконує в принципі ті самі завдання, що й електронні промені, не вимагаючи створення високого вакууму. Можливості лазера в технологічних процесах розширюються, його використовують при зварюванні і різанні пластмаси, плавленні різноманітних речовин і локальному гартуванні мікрозон поверхонь.

Дата добавления: 2014-01-07