Хочу Стать Инженером

Зачем на провода вешают гири? На проводниках линий электропередачи можно заметить необычные устройства. Выглядят как две гири на подвесе. Обычно их устанавливают возле крепления гирлянды изоляторов. Это гасители вибраций (или виброгасители), их предназначение раскрывается в их названии. Нужны они для гашения вибраций которые приобретают провода линий. Основная причина вибраций - ветер. Причем вибрации могут быть как низкоамплитудные, так и размашистые. Выглядит это всё небезопасно, кроме того от таких плясок проводов накапливается усталость материала - постоянные микроизгибы в местах крепления проводника рано или поздно приведут к разрушению. Виброгаситель поглощает эту энергию, причем существуют гасители с необычной конструкцией, где гири размещены не симметрично, а со смещением, такая форма создает крутящий момент и еще лучше стабилизирует положение провода, препятствуя его отклонению. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Почему при сварке швы окрашиваются в разные цвета? Итак, разные цвета на сварочном шве — это цвета побежалости, возникающие из-за образования оксидных плёнок разной толщины на поверхности раскалённого металла при его окислении на воздухе. Во время сварки металл разогревается до очень высоких температур (тысячи градусов Цельсия). Раскалённая поверхность сварочной ванны и околошовной зоны активно вступает в реакцию с кислородом из воздуха. Затем  на поверхности металла образуется очень тонкий слой окислов (в основном оксида железа для сталей). В итоге свет, падающий на эту прозрачную или полупрозрачную оксидную плёнку, частично отражается от её внешней поверхности, а частично — от внутренней поверхности (границы между оксидом и чистым металлом). В итоге мы видим радужные переливы, причем толщина плёнки определяет цвет. По мере остывания металла оксидная плёнка продолжает расти, но чем ниже температура, тем медленнее этот процесс. В результате на разных участках, остывающих с разной скоростью, образуются плёнки разной толщины. Что означают разные цвета? Цвета побежалости — это не просто красиво, это своего рода термометр. Он показывает, до какой температуры нагревался металл и насколько хорошо он был защищён от атмосферы. Последовательность цветов (от самого высокотемпературного к низкотемпературному) примерно следующая: · Светло-соломенный, жёлтый: Умеренный нагрев. · Коричневый, пурпурный: Средний нагрев. · Фиолетовый, синий: Высокий нагрев. Важный момент: Наличие ЛЮБЫХ цветов побежалости, кроме легкого соломенного или серого, обычно свидетельствует о перегреве металла, но стоит сделать оговорку, что при сварке некоторых металлов, побежалости образуются почти всегда. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Почему баллоны для ацетилена – особенные? Если мы посмотрим на то, как выглядит баллон для ацетилена, то внешне, они ничем не отличаются от баллонов для хранения других технических газов. Это стандартный с виду 40 литровый, цилиндрический баллон, высотой около 1400 мм. Всегда окрашивается в белый цвет, с ярко-красной надписью хранимого газа «Ацетилен». Особенность такого баллона заключается в том, что при недостаточном уважении к себе он способен оставить выжженную воронку неплохого такого диаметра и заодно размазать ближайших окружающих по стене. Все дело в том, что ацетилен – чрезвычайно горюч и легко реагирует с кислородом и воздухом соответственно. Поэтому если мы хотим использовать его для промышленных нужд необходимо разработать правила его хранения. Для этого придумали заполнять внутреннее пространство баллона специальной пористой массой, состав которой может быть разный от угля до асбеста. Далее эту массу пропитывают ацетоном, который выступает в роли стабилизатора ацетилена, который помогает держать выдаваемую баллоном концентрацию в безопасной норме. Так если оператор превышает рекомендуемые скорости потока, баллон выдает не только газ, но и ацетон. На оставшийся объем приходится около 5 литров самого ацетилена (из 40 литров баллона это примерно 10-12%). Исходя из всего вышеперечисленного приходит на ум вывод - наилучшим решением в плане безопасности и расхода горючего газа, является применение альтернативных видов топлива (пропана, природного газа и пропилена). Эти виды топлива более стабильны, не требуют ацетона и не зависят от ограничений на расход, как ацетилен. Однако стоит помнить, что у ацетилена намного большая температура горения 3150 град. по Цельсию, против пропана (2300 град.) Кстати, я нашел фото как примерно выглядит ацетиленовый баллон с его наполнителем в разрезе. Youtube www.youtube.com/@stat.inzh... Telegram t.me/hsitg VK vk.com/hsi_vk

И-газ и А-газ в сварке Чтобы сварить две металлические детали, мало их просто нагреть в месте контакта. Процесс сваривания металлов – это в первую очередь химическая реакция, а значит, чтобы получить качественное соединение, нужно обеспечить условия для протекания этой реакции. Например, окажет ли воздух, который представляет собой смесь различных газов, загрязнений и чего-угодно еще, на процессы, протекающие в сварочной ванне? Конечно да, поэтому для сварки некоторых металлов (например, алюминия) используются защитные газы, которые не вступают в реакцию с металлом, а выполняют роль герметичной газовой камеры, не пуская ничего извне. Такие газы называются инертными (гелий, аргон). Бывает и другая ситуация, когда при сварке некоторых металлов, нам нужно не просто защитить зону сварки от веществ извне, но и способствовать непосредственно лучшему протеканию сварочного процесса. Для этого используются активные газы (углекислый газ, водород азот). Они непосредственно вступают в реакцию с металлом и придают некоторые свойства (улучшают проникание сварочной дуги, стабилизируют ее горение и т.д) Кстати, часто встречающиеся аббревиатуры в сварочном деле как MIG/MAG, как раз и обозначают в какой среде происходит данный вид сварки Metal Inert/Active Gas. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Розжиг сварочной дуги. Суть процесса Если понаблюдать за работой сварщика с самым простым аппаратом ручной дуговой сварки, весь процесс зажигания дуги можно разделить на 3 этапа: 1) Постукивание электродом о заготовку 2) Кратковременная прерывистая вспышка при замыкании электрода  3) Отвод электрода со стабильным горением дуги Теперь рассматриваем процесс подробней: Постукивание выполняется, собственно для короткого замыкания и разогрева торца электрода и заготовки. После отвода электрода с его разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается термоэлектронная эмиссия, т.е. это когда свободные электроды твердого тела (электрода), вырываются в свободное пространство, за пределы этого тела. При комнатной температуре такие электроды движутся весьма медленно и их число мало, но с повышением температуры (при коротком замыкании электрода) их число и скорость растет и они вырываются за пределы электрода. Далее электроды сталкиваются с атомами, которые присутствуют в воздушной среде и заряжают их – происходит процесс ионизации.  Таким образом создается та самая электро и теплопроводная среда между электродом и заготовкой и зажигается электрическая дуга. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Как добывают кислород для производства и засовывают его в баллон? Кислород, это тот газ, который очень часто используется в промышленности. Та же лазерная резка с чпу происходит с использованием сжатого кислорода. Газовая сварка, где металл плавится с помощью горелки, также задействует кислород из баллона. Поэтому стоит ознакомиться с информацией о нем более подробно. При нормальных условиях кислород представляет собой газ без запаха, цвета и вкуса. Сам кислород не горюч, не токсичен, не взрывоопасен, но является сильнейшим окислителем, резко увеличивающим способность других веществ к горению. В земной атмосфере находится около 20 % кислорода. Поэтому кислород получают из воздуха на специальных установках методом ректификации. Например, на кислородных станциях воздух очищают от пыли, влаги и углекислоты. Далее очищенный воздух сжимается компрессором до высокого давления и охлаждается в теплообменниках до сжиженного состояния. Жидкий воздух разделяют на кислород и азот. Процесс разделения происходит вследствие того, что температура кипения жидкого азота ниже температуры кипения жидкого кислорода. Азот, являясь более легкокипящим, испаряется первым. С помощью кислородного компрессора чистый кислород подают под давлением в специальные кислородные баллоны. Баллоны с кислородом окрашивают в синий цвет с черной надписью «кислород» и используют только для кислорода. Баллоны никогда не опустошают полностью и возвращают на заполнение с остаточным давлением не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см2). Это делается для того что бы в баллон не проник «грязный» воздух извне и не превратил заново заправленный баллон в брак. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Суть закалки металлов на микроуровне Про то, что ножи, топоры и другие металлические инструменты необходимо закалить – знают даже домохозяйки. И даже в общих чертах представляют этот процесс: нужный металлический инструмент сильно разогревают, быстро опускают в холодную воду, и от этого он становится твердый и прочный. По сути, это так и есть, но нас интересует, какие процессы происходят в металле на микроуровне. В предыдущем посте я кратко изложил о кристаллическом строении металлов, и в частности, о железе, которое умеет менять свою структуру в зависимости от его нагрева. Так, при комнатной температуре железо имеет объемно-центрированную кристаллическую решетку. (Кубик с 8 атомами на вершинах и одним атомом в центре куба). При нагреве выше 911 градусов по Цельсию, кристаллическая решетка превращается из объемно-центрированной, в гранецентрированную (атомы располагаются не только в углах куба, но и в середине каждой грани на пересечении диагоналей (всего 14). Если добавить углерод в расплавленное железо, то атомы углерода постепенно «заполнят» эти контейнеры в виде кристаллических решеток. Причем гранецентрированная структура, может поместить в себя намного больше углерода (2,14%, против 0,025%). Но есть нюанс: при охлаждении структура КР возвращается к объемно-центрованной, и не может хранить в себе много углерода (а значит теряется твердость). Так как заставить его остаться там? Когда мы нагрели сталь, получили гранецентрированную решетку, с нужным объемом углерода внутри и резко охладили, структура решетки пытается вернуться к объемно-центрированной, но т.к. подвижность атомов углерода очень мала, они не успевают выйти из решетки, и остаются насильно удерживаемы внутри неё, образуя пересыщенный твердый раствор. При этом атомы углерода распирают решетку железа, создавая в ней большие внутренние напряжения. Решетка вытягивается вдоль одного направления так, что каждая ячейка из кубической превращается в тетрагональную, т. е. принимает форму прямоугольной призмы. Такое превращение сопровождается и структурными изменениями. Возникает игольчатая структура, известная под названием мартенсит. Кристаллы мартенсита представляют собой очень тонкие пластины. В поперечном сечении, которое получается на микрошлифе, такие пластины под микроскопом представляются в виде игл. Мартенсит имеет очень высокую твердость и прочность, что и обуславливает ту самую закалку стали. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Металлические превращения Прежде чем рассматривать способы упрочнения сталей, следует изучить как эти стали устроены. Для начала следует уяснить, что сталь - это совокупность нескольких химических компонентов, т.е. сплав. А именно - сплав железа и углерода. Чугун тоже сплав железа и углерода, но разница в пропорции. У стали углерода менее 2,14%, а у чугуна более. Железо в стали, как и все металлы имеет кристаллическое строение. Для того чтобы изобразить такую решетку, достаточно нарисовать кубик и расположить в нем девять атомов: восемь — на вершинах углов и один в центре. В самом деле, вся решетка представляет собой повторение такого кубика. Решетка такого типа, когда в центре каждого кубика располагается один атом, называется объемно-центрированной. Есть разные типы кристаллических решеток, но это самый простой. Если теперь нагреть железо, то по достижении определенной температуры (911 градусов по цельсию) произойдет перестройка атомов в более выгодное (в энергетическом отношении) положение, и образуется решетка, состоящая из кубиков с четырнадцатью атомами: восемью по вершинам углов и шестью — в центре каждой грани. Решетка такого типа называется гранецентрированной. Причем при охлаждении, решетка перестроится обратно в первоначальную. (Должно быть занятное зрелище на микроуровне) Если в расплавленное железо добавить небольшое количество углерода, например 1%, то при затвердевании будут образовываться кристаллы железа с гранецентрированной атомной решеткой, внутри которой располагаются атомы углерода. Вот этот углерод «запечатанный» внутри гранецентрированной решетки называется аустенит. В такую решетку, когда температура повышена может внедриться до 2,14% углерода. При снижении температуры до определенного предела атомная решетка железа перестраивается из гранецентрированной обратно в объемно-центрированную. В такую решетку может внедриться всего лишь 0,025% С. Такой «запечатанный» углерод в решетке, который называется феррит. Внимательный читатель заметил следующий момент: при нагревании выше 911 градусов железо «впитывает» в себя больше углерода (до 2,14%), но при дальнейшем охлаждении (например до комнатной температуры), решетка перестраивается в другую, которая может содержать в себе только 0,025%. А как же заставить углерод остаться там и не исчезать из решетки, застывая? По сути, это и затрагивает тему термической обработки, о которой я хочу поговорить в следующий раз. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Суть повышения прочности металлических деталей на микроуровне Ранее я упоминал такое понятие как дислокация. Дислокация - это плоскость (или слой) металла, состоящая из атомов, которая находится в промежуточном (нерегулярном) состоянии. Собственно благодаря дислокациям и происходит пластическая деформация и, далее, разрушение деталей. Отсюда следует вывод: все то, что затрудняет движение дислокаций, препятствуя их перемещению, способствует повышению сопротивления пластической деформации, т. е. увеличивает прочность металла. Что же может препятствовать движению дислокаций? Это прежде всего любые искажения атомной решетки. Такие искажения можно создать искусственно, например путем термической обработки. Это будет способствовать повышению прочности стали. Виды термической обработки будут разобраны позже, но сам механизм повышения прочности остается един - затруднить движение дислокаций и тем самым повысить прочность. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Как понять пластическую деформацию металла на микроуровне? Пластическую деформацию я упоминал в посте выше, а теперь хочу поговорить о ней чуть более подробно. Как же выглядит сам процесс пластической деформации металлический деталей? Если смотреть на металлическую поверхность в микроскоп, то увеличивая изображение мы увидим, что поверхность состоит из плотно прилегающих друг к другу зерен (кристаллов) Если продолжим «увеличивать» изображение, то мы бы могли увидеть строение такого кристалла. Состоит он из атомов, которые находятся в определенном порядке и электромагнитными связями между ними. Всё это образует атомную решетку, состоящую из вертикальных и горизонтальных «слоев» атомов. При пластической деформации деталей происходит смещение атомов между атомными плоскостями, причем сдвиг происходит не равномерно целыми плоскостями (по аналогии со сдвигом стопки монет), а сначала часть слоя смещается в промежуточное положение, его место занимает другая часть плоскости. И происходит такого вида скольжение. Чем-то напоминает поведение игрушки куба из неодимовых магнитных шариков. Плоскость, находящуюся в промежуточном (нерегулярном) положении, называют дислокацией. Таким образом пластическая деформация в кристалле осуществляется путем движения дислокации. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Какие понятия путают с прочностью металлов? Все в детстве лепили из пластилина? Хорошо разогретый в руках пластилин может принимать любую форму, т.е. обладает таким свойством как пластичность. Но есть нюанс, у пластилина никакущая твердость. Даже несильное нажатие оставляет отпечаток на поверхности пластилина. Обратным примером в качестве материала может послужить что-то похожее на камень (бетон, кирпич). Здесь наоборот - высочайшая твердость. такой материал может выдержать сильный удар, но если попытаться его погнуть (приложив огромное усилие) – он сломается. Потому что обладает очень низкой пластичностью. Замечательным свойством металлов, является их способность сочетать одновременно эти два свойства. В зависимости от разнообразия самих металлов, марок их сплавов, способах их обработки, можно сдвигать эту пропорцию от пластичности до твердости, в одну или другую сторону. Медная проволока, например, очень пластична; сталь из которого делается сверло по металлу – достаточно твердая; а пружина –сочетает эти два свойства, сами витки твердые, но при этом пружина сжимается и разжимается, демонстрируя упругую деформацию. Для многих металлов, характерна эта упругая деформация, когда под воздействием сил, деталь возвращается к исходной форме, после отмены этих воздействий. Если продолжить прикладывать усилие, после упругой деформации следует пластическая деформация, это когда после воздействия сил деталь не приобретает исходную форму и начинает разрушаться (появляются микро или макро трещины). Следовательно, металл тем прочнее, чем больше его сопротивление пластической деформации. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk

Как сравнить два металла по прочности и что такое напряжение? Очевидный ответ – прочнее тот металл, что выдерживает большую нагрузку. НО этот вопрос не такой простой как кажется на первый взгляд. Давайте смоделируем такую ситуацию: Возьмем два цилиндра из одного металла, одинаковой длины, но разных диаметров и приложим к ним равную растягивающую нагрузку вдоль оси. Конечно, меньший по диаметру цилиндр разрушится раньше, чем тот, у которого диаметр больше. Но это очень простая ситуация с очевидным итогом. А как, например, сравнить два цилиндра из разных металлов? Для этого нужно получить какую-то величину, которая будет выражать характеристику прочности и, которую можно будет сравнивать между различными образцами. Вернемся к нашему примеру про два разных по диаметру цилиндров. Если нагрузку, которую выдержал образец до разрушения, разделить на площадь его поперечного сечения, то результат для обоих образцов будет одинаковый. Эта величина называется напряжением. Нагрузка измеряется в килограммах, площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах (или сантиметрах), отсюда напряжение измеряется в кг/мм2. Поэтому что бы определить какая деталь прочнее из различных материалов, сравнивать нужно их не по нагрузке, которую они выдерживают при испытаниях, а по напряжению. Youtube https://www.youtube.com/@stat.inzhenerom Telegram https://t.me/hsitg VK https://vk.com/hsi_vk