Стали: влияние углерода и примесей на свойства сталей. Классификация и маркировка сталей. Санитарная охрана атмосферного воздуха Примеси и влияние свойства сталей

Курсовая работа

Тема: «Влияние вредных веществ в воздухе рабочей зоны на организм человека»

Введение

1. Классификация вредных веществ и пути их поступления в организм человека

1.2Связь причинно-следственных показателей и факторов влияния на состояние здоровья работника.

1.3 Пыль и её влияние на организм человека

1.3 Вредные вещества химической природы

1.5Влияние на организм человека метеорологических условий

2. Методы защиты от воздействия вредных и опасных факторов воздушной среды

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

К опасным физическим факторам относятся: движущиеся машины и меха­низмы; различные подъемно-транспортные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.); отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента, электрический ток, повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т.д.

Вредными для здоровья физическими факторами являются: повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибрации, ультразвука и различных излучений - тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных и др. К вредным физическим факторам относятся также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока.

Химические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия на организм человека подразделяются на следующие подгруппы: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные (вызывающие развитие опухолей), мутогенные (действующие на половые клетки организма). В эту группу входят многочисленные пары и газы: пары бензола и толуола, окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, аэрозоли свинца и др., токсичные пыли, образующиеся, например, при обработке резанием бериллия, свинцовистых бронз и латуней и некоторых пластмасс с вредными наполнителями. К этой группе относятся агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), которые могут причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними.

К биологическим опасным и вредным производственным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых на работающих вызывает травмы или заболевания.

К психофизиологическим опасным и вредным производственным факторам относятся физические перегрузки (статические и динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов слуха, зрения и др.).

Между вредными и опасными производственными факторами наблюдается определенная взаимосвязь. Во многих случаях наличие вредных факторов способствует проявлению травмоопасных факторов. Например, чрезмерная влажность в производственном помещении и наличие токопроводящей пыли

(вредные факторы) повышают опасность поражения человека электрическим током (опасный фактор).

Уровни воздействия на работающих вредных производственных факторов нормированы предельно-допустимыми уровнями, значения которых указаны в соответствующих стандартах системы стандартов безопасности труда и санитарно-гигиенических правилах.

Предельно допустимое значение вредного производственного фактора - это предельное значение величины вредного производственного фактора, воздействие которого при ежедневной регламентированной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводит к снижению работоспособности и заболеванию как в период трудовой деятельности, так и к заболеванию в последующий период жизни, а также не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье потомства.

1 Классификация вредных веществ и пути их поступления в организм человека

На человека в процессе его трудовой деятельности могут воздействовать опасные (вызывающие травмы) и вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы. Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.

К опасным физическим факторам относятся: движущиеся машины и механизмы; различные подъемно-транспортные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования; отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента, электрический ток, повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т.д.

К химическим опасным факторам относятся: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные (вызывающие развитие опухолей), мутагенные (действующие на половые клетки организма). В эту группу входят пары и газы: пары бензола и толуола, окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, аэрозоли свинца и др., токсичные пыли. Сюда же относятся агрессивные жидкости (кислоты и т.д.), вызывающие ожог.

К биологическим опасным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых на работающих вызывает травмы или заболевания.

Вредными производственными факторами для здоровья человека являются повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибраций. К вредным производственным факторам относятся также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока.

Основными источниками загрязнения воздуха производственных помещений вредными веществами могут являться сырье, компоненты и готовая продукция. Заболевания, возникающие при воздействии этих веществ, называют профессиональными отравлениями (интоксикациями).

По ГОСТ 12.1.005-88 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы: I - чрезвычайно опасные, 2 - высокоопасные, 3 - умеренно опасные, 4 - малоопасные. Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия.

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

1 .2 Связь причинно-следственных показателей и факторов влияния на состояние здоровья работника.

Влияние производственных факторов не ограничивается лишь их ролью как причины профессиональных или производственное обусловленных заболеваний. Выявлено, что лица, которые контактируют с токсичными веществами, часто болеют общими болезнями (гриппом, воспалениями верхних дыхательных путей и легких, разладами органов пищеварение), что эти заболевания проходят в них более тяжелое, процесс выздоровления идет медленно, часто случаются рецедиви хронических заболеваний, у этих лиц медленно заживляются послеоперационные раны и часто регистрируются обострение болезни. По данным медосмотров, люди, которые работают с химическими веществами, независимо от их происхождения, выдвигают жалобы на усталость, раздражительность, бессонница, придавленное расположение духа, волнение, отсутствие аппетита, боли в суставах, мышцах. Они плохо переносят как Жару, так и холод, их бесит шум и поведение окружения, хотя к работе с ними они на это не реагировали.

Действие ряда факторов производственной среды может привести к повреждениям - нарушение анатомической целостности или функции организма человека, вызвать дискомфортные или экстремальные условия в трудовой деятельности работников.

Конкретные условия деятельности существенным образом влияют на психические и жизненно важные функции организма человека. Если влияние факторов (с учетом их взаимодействия) в конкретных условиях деятельности такому, при котором обеспечивается нормальное осуществление психических и жизненно важных функций организма, не возникает высокого напряжения компенсаторных систем организма и удачно выполняется заданная трудовая деятельность, то такие условия могут быть определенных как благоприятные, а в наилучших случаях, как оптимальные. Если в силу этих факторов возникает высокое напряжение компенсаторных систем организма, то такие условия определяются как неблагоприятные, или дискомфортные, а при выраженном неблагоприятном эффекте, как экстремальные. При проектировании рабочих мест сложных систем, которые предназначенные, как правило, для работы в особых условиях, предельно переносимы величины факторов служит основой для расчета средств и методов защиты и спасание в аварийных ситуациях.

Пребывание работника в экстремальных условиях для выполнения необходимой деятельности предполагается при проектировании объектов на основе учета возможных предельно допустимых величин факторов. При этом продолжительность пребывания определяется особенностями вредного действия факторов на состояние здоровья человека, возможностями использования защитных средств и их эффективностью, сложностью деятельности и т.д.

Однако человек может быть связан с необходимостью осуществления деятельности в экстремальных условиях не только эпизодически (аварии, неполадки, особенности технологического процесса), но и постоянно, в силу специфики профессии. Факторы экстремальных условий, кроме непосредственного отрицательного влияния на организм человека, могут вызвать повышенное психическое напряжение, которое связанное с чувством страха, переживанием опасности и т.д.

Механизм действия на работника температурного фактора среды. Влияние температурного фактора окружающей среды на человека обусловлен наличием функциональных систем терморегуляции и изготовлением тепловой энергии в организме, постоянным тепловым обменом организма с окружающей средой, целенаправленным использованием человеком в своей повседневной жизни и деятельности средств регуляции теплообмена. Температура внутренней среды человека, как известно, поддерживается на равному близко 37°С. Суточные колебания температуры, как правило, не превышают 0,5°С. Отклонение температуры тела человека за границы низшее 25 и высшее 43"С несовместимые с жизнью. При температуре высшее 43°С начинается денатурация белка. При температуре низшее 25°С интенсивность обменных процессов, прежде всего в нервных клетках, снижается к низкому уровню. Сохранение и дальнейшее восстановление жизненно важных функций при более низких температурах тела возможное лишь с помощью специальных мероприятий.

Тепловая энергия в организме вырабатывается в основному (на 95%) за счет протекания сложных биохимических реакций, в которых исходным сырьем являются вещества которые находятся в пищи. В комфортных условиях, при отсутствии физической погрузки, для нормального осуществления жизненно важных функций в организме человека должно вырабатываться 1700-1800 ккал на пору, или приблизительно 73 ккал/ч.. Эти так называемые основные энергозатраты организма взрослого человека средних лет. Они не могут быть низшие без нарушения нормальной жизнедеятельности организма.

Выработанное в организме тепло должно быть выделен извне. Большую часть тепловой энергии человек тратит при осуществлении трудовой деятельности. Работа, при которой энергозатраты организма составляют не большее 2500 ккал оценивается как легкая. Работа с энергозатратами организма близко 5000 ккал на пору является очень трудной. Для нормальной теплопродукции организм человека должен быть обеспечен и пищей, калорийность которой в суточном рационе приблизительно на 20% перекрывает затраты организма.

Комфорт температурных условий оценивается здоровым человеком в зависимости от условий микроклимата (температура окружающей среды, интенсивность тепловой и холодной радиации, влажность, скорость движения и давления воздух) и интенсивности работы. Кроме того, ощущение тепловой комфортности существенным образом зависит от климатических условий, свойств одежды человека и его физиологии.

Экстремальные по тепловому режиму условия приводят, если не принимаются защитные мероприятия, к перегреванию или переохлаждения организма.

При тепловом влиянии большой интенсивности возникают болевые ощущения, ухудшается общее самочувствие, снижается трудоспособность вообще. При тепловом повреждении кожаного покрова - ожога, в зависимости от его тяжести могут проявляться разносторонние разлады в деятельности жизненно-важных функциональных систем организма, даже к шоку и смерти.

Общее продолжительное перегревание приводит на фоне возрастающего спада трудоспособности к трудности при выполнении физического и умственного труда При этом замедляются внимание, координация уверенных движений, процесс обдумывания ситуации и принятие решение, увеличивается время сенсомоторных реакций.

Возникают болезненные симптомы одышки, перебои в работе сердца, шум в ушах, умопомрачение. Без принятия мероприятий защиты происходит не только срыв деятельности, но и серьезный разлад здоровья с потерей сознания и нарушением функций жизненно важных систем организма (так называемый "тепловой удар"). Общий разлад деятельности и здоровье человека происходит и в результате так называемого "солнечного удара", что возникает при влиянии прямых солнечных лучей на незащищенную главу человека. Это связан с свойством инфракрасного солнечного излучения проникать у ткани главного мозга, вызывает эффект перегревания.

Местное действие холода может разносторонне влиять на организм человека, в зависимости от продолжительности охлаждения и глубины охвата тканей той или другой части тела.

Глубокое местное переохлаждение может закончиться обморожением частей тела с нарушениями тканей, включая костную.

Общее влияние холода, в зависимости от его силы и продолжительность, может вызвать переохлаждение организма, которое сначала проявляется в вялости, потом возникает чувства усталости, апатия, начинается озноб и дремотное состояние. Если не употребляются защитные мероприятия человек впадает в глубокий, подобный наркотическому сон, с следующим угнетением дыхательной и сердечной деятельности и прогрессирующим снижением внутренней температуры тела. Как показывает медицинская практика, если внутренняя температура тела снизилась низшее 20(С, то восстановление жизненных функций почти невозможное.

При катастрофах на море переохлаждения становиться непосредственной причиной гибели значительной части пострадавших. Время, на протяжении которого человек сохраняет сознание и возможность двигаться при температуре воды близко 5(С, редко превышает 30 минут.

Мероприятия защиты от переохлаждения в производственных условиях предусматривают создание защитных сооружений от ветра на открытых площадках, обогревание производственных помещений, конструирование рабочей одежды с достаточным тепловым сопротивлением. Большое значение имеет также адаптация человека к пребыванию в условиях низких температур.

Экстремальные условия могут возникать за счет снижения или значительного увеличения содержимого кисня и (или) повышение содержимого углекислого газа в воздухе

Содержимое кислорода низшее 15% при нормальном атмосферном давлении не может обеспечить жизни даже при максимуме деятельности дыхательной системы. Но и 100% содержимое кислорода при нормальном давлении также выступает как экстремальный фактор.

Особую группу заключают экстремальные условия, которые получаются за счет действия вредных газовых примесей воздух. Это могут быть загрязнение компонентами тех веществ, которые используются или возникают в технологическом процессе, входят в состав жег и оборудование. Такими являются пары технических жидкостей, горюче-смазочных веществ, топлива, аккумуляторные газы, угарный газ, озон и др. (то есть продукты сгорания и электризаци); аммиак, сероводород, др. (продукты, которые выделяются при биохимических реакциях); вещества, которые выделяются из некоторых синтетических материалов, которые используются в машиностроении, строительстве и др.

Действие вредных газовых примесей на организм человека может привести к трудных соматичних повреждениям, и к психическим разладам, которые зависит от отравляющего агента. Могут властвовать и депрессия, и эйфория, и агрессивность, и т.д. Часто появляются боли в разных органах, сильная головная боль, сложности в восприятии и мышлении.

Выраженное отравляющее действие многих примесей происходит при очень маленьком содержимом их в воздухе, которым дышит человек.

Экстремальные условия, которые связанные с действием звука, света и других факторов. Акустическая среда есть важным компонентом в общей среде бытия: человек существует в мире звуков. Параметры акустической среды могут существенным образом определять и общее состояние человека, и его трудоспособность, и успешность, деятельности, в особенности тогда, если необходимо работать с звуковыми сигналами, воссоздавать язык другого человека.

Экстремальные условия в акустической среде создаются в основном при приближении звукового давления к болевого порогу, или при таких уровнях шума, которые усложняют восприятие звуковых сигналов. Болевой порог звукового давления составляет приблизительно 130 дб. Одна уже при 100 дб шум вызовет общую усталость, снижает трудоспособность и качество работы, а при 110-120 дб действует гнетюче. При равные шума 110 дб невозможное непосредственное общение.

В проектировании рабочих мест необходимо исходить из того, что недопустимый уровень шума достигает высшее 80 дб и он нуждается в использование средств индивидуальной защиты работников.

Защитные мероприятия предусматривают создание звукоизоляции производственных помещений, использование звукопоглощающих материалов и индивидуальных средств защиты (заглушки для ушей, наушники и т.п.).

Экстремальные условия, которые возникают за счет факторов освещенности в производственных помещениях, связанные с функциями зрения.

При оценке светового влияния учитывается прежде всего сила светлая, что измеряется в канделах (кд); световой поток (лм); яркость (кд/м2); освещенность (лк).

Низкое освещение усложняет распознавание деталей, снижает способность распознавания цветов. Работа в таких условиях приводит к развитию усталости, появления ошибок. В производственных помещениях уровни общей освещенности должны быть в границах от 100 до 500 лк и высшее (в зависимости от характера работы). Если же человек работает с светящимися сигналами маленькой яркости, то равные освещенности должны быть снижены в и 0-2 0 раз.

Недостаточность ультрафиолетового излучения вызовет кт так называемого "светового голодания". Ультрафиолетовая недостаточность у взрослых людей проявляется в снижении трудоспособности и болезням, у детей она может быть причиной развития рахита. Профилактики ультрафиолетовой недостаточности предусматривают специальные процедуры ультрафиолетового облучения или введения ультрафиолетового компонента в световой поток, который формируется в помещениях разными источниками освещения.

Излишек ультрафиолетового облучения может также привести к трудным разладам здоровья и трудоспособность у работников. В производственных условиях избыточное ультрафиолетовое облучение возникает при дуговой электросварке, при работе ртутно-кварцевих и электроплавильных печей.

Ультрафиолетовое поражение организма может проявляться симптомами общей интоксикации, или местного поражения. Симптомы общей интоксикации обусловленные денатурацией белка, чрезмерным образованием активных веществ. К числу таких обменных симптомов можно отнести повышенную утомляемость с явлениями возбуждения и раздраженностью, головная боль, плохое самочувствие.

Симптомы местного повреждения возникают в кожаных покровах и в органе зрения. Чрезмерное ультрафиолетовое облучение кожаных покровов вызывает дерматит, болевыми ощущениями, изжогой, зудом. Все это может существенно усложнить выполнение работы или привести к срыву ее выполнения.

При поражении глаз наблюдаются интенсивное слезотечение, режущая боль в глазах, ощущение постороннего тела, снижение четкости зрения и светобоязнь. Эти явления начинаются не более чем через 4-5 часов после облучения, и могут привести к полному срыву деятельности зрения.

В естественных условиях поражения кожаных покровов ультрафиолетовыми лучами чаще всего наблюдается при нарушении режима облучение солнцем. Большая вероятность поражения глаз существует в условиях высокогорья.

Мероприятия защиты от влияния ультрафиолетового облучения сводятся к использованию очков, защитных масок, использованию рабочей одежды. Развитие радиолокации, радиосвязи, термической обработки металлов и т. д.

В ряде случаев экстремальные условия связаны с влиянием радиоактивного излучения.

1.3 Пыль и её влияние на организм человека

Пыль является наиболее распространенным неблагоприятным фактором производственной среды. Многие технологические процессы и операции в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве сопровождаются выделением пыли, ее воздействию могут подвергаться большие контингенты работающих. Это характерно для горнодобывающей промышленности, машиностроения, металлургии, промышленности строительных материалов, текстильной промышленности, агропромышленного комплекса и др.

При шлифовании и полировании поверхностей выделяются тонкодисперсные пыли, а при деревообработке – большое количество опилок, стружки и древесной пыли, выделяется пыль при производстве сварочных работ, газовой и плазменной резке металла и т.д. Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки на (30–40)% состоит из материалов абразивного круга, но (60–70)% - из обрабатываемого материала.

Производственная пыль не только отрицательно воздействует на организм человека, но иногда и ухудшает производственную обстановку (видимость, ориентирование) в пределах рабочей зоны и одновременно приводит к быстрому разрушению трущихся частей машины. Кроме того, пыль может быть взрывоопасной, являться источником статических зарядов электричества, а также может быть переносчиком микробов.

Поражающее действие пыли на организм человека во многом определяется ее физико-химическими свойствами, токсичностью, дисперсностью, т.е. размером частиц пыли, а также концентрацией в воздухе рабочей зоны. Степень опасности пыли зависит также от формы ее частиц, их твердости, волокнистости, электрозаряженности, удельной поверхности и др. свойств.

Пыль подразделяется на органическую, неорганическую и смешанную. К органической относится пыль животного и растительного происхождения, например, хлопчатобумажная, древесная. К неорганической относится минеральная пыль, например, цементная, кварцевая, асбестовая, а также металлическая. Пыль по степени ее измельчения (дисперсности) делят на две группы: видимую, с размером частиц более 10 мкм и микроскопическую, менее 10 мкм.

Пылевидные частицы находятся в непрерывном движении в среде, в которой они взвешены. Скорость осаждения пыли из воздуха находится в зависимости от размера частиц. Крупные частицы относительно быстро осаждаются под действием силы тяжести. Более мелкие частицы пыли, преодолевая сопротивление воздушной среды, падают с меньшими скоростями, а самые мелкие, высокодисперсные частицы могут длительное время перемещаться в воздухе. Последнее обстоятельство объясняется большим отношением общей поверхности пылинок к их объему и массе.

Частицы пыли заряжаются электричеством, величина их заряда определяется химическим составом вещества. Неметаллическая пыль заряжается положительно, а металлическая – отрицательно. Разноименно заряженные частицы притягиваются друг к другу, слипаются, коагулируют, увеличиваются в размерах и оседают быстрее других частиц. При одноименных зарядах происходит отталкивание частиц, и их коагуляция затрудняется.

Характер и эффективность действия пыли зависит от ее заряда. Известно, что заряженные частицы дольше задерживаются в легких, чем нейтральные, поэтому при прочих равных условиях они более опасны для организма. Вредность воздействия пыли также связана с растворимостью, твердостью, формой пылинок.

По вредности пыли могут быть инертными и агрессивными. Инертная пыль (сажа, сахарная пыль и др.) состоит из веществ, не оказывающих токсического воздействия на организм человека. Агрессивная пыль (пыли свинца, мышьяка и др.) обладают токсическими свойствами. Работа в запыленной среде с течением времени может привести к профессиональным заболеваниям. Твердые пылинки с острыми краями могут вызвать травмы глаз и т.д.

Пыль может оказывать на организм человека фиброгенное, раздражающее и токсическое действие.

Фиброгенным называется такое действие пыли, при котором в легких происходит разрастание соединительной ткани, которое приводит к нарушению нормального строения и функции органа.

Пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокно, слюда и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистые оболочки глаз, кожу.

Токсическое действие оказывает пыль токсических веществ (свинец, хром, бериллий и др.), которая попадает в организм человека через легкие.

Вредность пыли обусловлена ее способностью вызывать профессиональные заболевания. Наиболее тяжелые заболевания возникают при попадании пыли в легкие. Эти виды заболеваной носят общее название пневмокониозов (по гречески «пневмо» - легкие, «конис» - пыль). Они имеют много разновидностей (металлокониоз, зерновой пневмокониоз, асбестоз, талькоз, цементоз, каолиноз и др.).

Под влиянием пыли развиваются конъюктивиты, поражения кожи и др.

Вредное воздействие пыли усугубляет тяжелый физический труд, неблагоприятные метеорологические условия, некоторые газы.

Решающее влияние на степень поражения организма человека вредными химическими веществами и пылью имеет концентрация их в воздухе рабочей зоны и продолжительность воздействия. В производственных условиях работающие зачастую подвергаются одновременному воздействию нескольких вредных веществ. При этом, возможно суммирование их воздействия, независимое вредное действие каждого из них или уменьшение этого воздействия за счет взаимной нейтрализации вредных веществ.

Определенное значение имеют также индивидуальные особенности человека. Известно, что при работе в одних и тех же условиях некоторые люди заболевают чаще других.

Методы защиты работающих от вредных химических производственных факторов (пыли) также разнообразны.

На предприятиях, производственная деятельность которых связана с вредными веществами (пылью), должны быть:

разработаны нормативно-технические документы по безопасности труда при производстве, применении и хранении вредных веществ;

выполнены комплексы организационно-технических, санитарно-гигиенических и медико-биологических мероприятий.

Решающим направлением в этой работе является применение прогрессивных технологий производства, исключающих контакт человека с вредными веществами и пылью (замкнутые циклы, автоматизация, комплексная механизация, дистанционное управление, непрерывность процессов производства, автоматический контроль процессов и операций и др.).

Большое значение имеет разработка технологических процессов, исключающих использование вредных веществ, предусматривающих замену вредных веществ менее вредными. Например, свинцовые белила заменены цинковыми; наиболее опасные растворитель – бензол заменяется менее вредными растворителями – фторорганическими соединениями группы метана и этана; метиловый спирт в производстве жирных кислот заменен бутиловым; вместо органических растворителей для обезжиривания деталей и оборудования используются водные моющие растворы и т.п.

Уменьшению пылевыделения способствует замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, выпуск конечных продуктов в непылящих формах, применение при упаковке и затаривании сыпучих материалов герметических вентилируемых укрытий с вмонтированными рукавами с перчатками.

Снижению поступлению в воздух рабочей зоны вредных веществ (пыли) способствует правильный выбор соответствующего оборудования и коммуникаций, не допускающих выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации при нормальном ведении технологического процесса, а также герметизация оборудования. Применение замкнутых технологических циклов, непрерывных технологических процессов, исключающих разгерметизацию оборудования и коммуникаций, ведение процессов в вакууме и др. также снижают выделение вредных веществ в воздух рабочей зоны.

Хороший эффект достигается при рациональной планировке промышленных площадок, зданий и помещений, размещении производственного оборудования в специальных кабинах с устройством соответствующей вентиляции и выносом приборов управления и контроля в коридоры.

Определенное значение имеет и внутренняя отделка производственных помещений, т.к. установлена заметная роль в загрязнении воздуха помещений процессов десорбции химических веществ, адсорбированных строительными и отделочными материалами.

Важное значение имеет применение специальных систем по улавливанию и утилизации абгазов, рекуперации вредных веществ и очистки от них технологических выбросов, нейтрализация отходов производства, промывных и сточных вод. Обеспечение чистоты воздуха, подаваемого приточной вентиляцией в производственные помещения, достигается также озеленения территории предприятия.

Большое значение в комплексе профилактических мероприятий имеют специальная подготовка и инструктаж обслуживаемого персонала, проведение предварительных и периодических медицинских осмотров лиц, имеющих контакт с вредными веществами, соблюдение ими правил личной гигиены, а также лечебно-профилактическое питание.

Применение средств индивидуальной защиты органов дыхания, глаз, спецодежды, спецобуви, средств защиты рук, а также защитных паст и мазей способствует защите работающего от вредных веществ и пыли.

1.4 Вредные вещества химической природы

Пары, газы, жидкости, аэрозоли, химические соединения, смеси при контакте с организмом человека могут вызывать изменения в состоянии здоровья или заболевания. Воздействие вредных веществ на человека может сопровождаться отравлениями и травмами.

В настоящее время известно более 7 млн. химических веществ и соединений, из которых в современном производстве находят применение около 60 тысяч, большинство их синтезировано человеком и не встречаются в природе.

К химически опасным и вредным производственным факторам относятся:

· токсичные и ядовитые газы;

· токсичные и ядовитые жидкости.

К химически негативным факторам производственной среды относятся:

Загазованность рабочей зоны, источниками которой являются утечки токсичных и вредных газов из негерметичного оборудования и емкостей, испарения из открытых емкостей при проливах, выбросы вредных газов при разгерметизации оборудования, выделение вредных газов при обработке материалов, окраска распылением, сушка окрашенных поверхностей, ванны гальванической обработки и др.

Запыленность рабочей зоны, источниками которой является обработка материалов абразивным инструментом (заточка, шлифование и т.д.), сварка, газовая и плазменная резка, переработка сыпучих материалов, участки выбивки и очистки отливок, обработки хрупких материалов, пайка свинцовыми припоями, пайка бериллия с припоями, содержащими бериллий, участки дробления и разлома материалов, пневмотранспорт сыпучих материалов и т.д.

Попадание ядов на кожные покровы и слизистые оболочки, источниками которых являются заполнение емкостей, распыление жидкостей, опрыскивание, окраска, гальваническое производство, травление.

Попадание ядов в желудочно-кишечный тракт человека, источниками являются ошибки при использовании ядовитых жидкостей.

Изучение потенциальной опасности вредного воздействия химических веществ на живые организмы является предметом химикобиологической науки - токсикологии. Токсикология изучает механизмы токсического действия химических веществ, диагностику, профилактику и лечение отравлений. Вредное вещество, т.е. химический элемент или соединение, вызывающее заболевание организма, является центральным понятием токсикологии. Область токсикологии, изучающая действие на человека вредных веществ называют промышленной токсикологией.

В промышленности вредные вещества находятся в газообразном, жидком и твердом состояниях. Они способны проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварения или кожу. Вредное действие химических веществ определяется как свойствами самого вещества (химическая структура, физико-химические свойства, количество попавшего в организм - доза или концентрация - сочетание вредных веществ, находящихся в организме), так и особенностями организма человека (индивидуальная чувствительность к химическому веществу, общее состояние здоровья, возраст, условия труда).

По степени действия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

Чрезвычайно опасные: ПДК 10,0 мг/м3.

В основу данной классификации положена средняя смертельная концентрация (ССК) предельно допустимая концентрация (ПДК).

ПДК вредных веществ – это концентрации, которые при ежедневной работе в течение восьми часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболевание или отклонения в состоянии здоровья обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.

Сернистый ангидриды (SO2) - бесцветный газ с острым запахом и сладковатым привкусом, не горит и не поддерживает горения. Встречается при обжиге и плавке сернистых руд, на медеплавильных заводах, в производстве серной кислоты; используется как отбеливающее средство в текстильной и консервирующее - в пищевой промышленности.

Он хорошо растворяется в воде, спирте, уксусной и серной кислотах, хлороформе и эфире.

Сернистый ангидрид раздражает дыхательные пути, вызывает омертвение роговицы глаз. Раздражение сопровождается сухим кашлем, жжением и болью в горле и груди, слезотечением, а при более сильном воздействии- рвотой, одышкой, потерей сознания. Смерть может наступить от удушья и при внезапной остановке кровообращения в легких.

Первая помощь: свежий воздух, обеспечить ингаляцию кислородом, промывание глаз, носа, полоскание 2% раствором соды; тепло на область шеи, горчичники, теплое молоко с боржоми, содой, маслом и медом.

Защита: пром. противогазы марки "В" и "М", гражданские, детские и изолирующие противогазы.

Органическая сера превращается в SO2 и H3S под действием анаэробных и аэробных гетеротрофных микроорганизмов.SO2, выделяющийся в атмосферу при сжигании горных ископаемых, особенно угля, самый опасный компонент промышленных выбросов, SO2 образуется при взаимодействии геохимических и метеорологических процессов (эрозия, осадкообразование, выщелачивание, дождь, абсорбция) с биологическими процессами.SO4 2- - аналогично нитрату и фосфату восстанавливается автотрофами и включается в белки (входит в ряд аминокислот).Экосистеме не требуется столько же серы, сколько азота и фосфора, поэтому сера не является фактором, лимитирующим рост растений и животных. В осадках сульфиды железа, фосфора из нерастворимой формы переводятся в растворимые. Один круговорот регулируется другим. Несмотря на то, что в круговороте серы протекают как окислительные, так и восстановительные процессы, часть серы выводится из кругооборота, восстановление не компенсирует окисление. Это усугубляется и сознательной деятельностью человека, который переводит природные сульфиды в сульфаты, например, при производстве серной кислоты, выплавке металлов из сернистых руд. Соединения серы, поступившие техногенным путем в атмосферу с суши, почти целиком возвращаются на земную поверхность и пагубно воздействуют на природные комплексы.

В результате сгорания дизельного топлива образуется ряд продуктов сгорания. Их состав зависит от конструкции двигателя, системы подачи топлива, мощности и рабочей нагрузки. На первом месте стоят вода (Н2О) и безвредный углекислый газ (СО2). Кроме того, в достаточно малых концентрациях образуется еще несколько веществ:

Оксид углерода (СО);

Несгоревшие углеводороды (СН);

Оксиды азота (NOx);

Диоксид серы (SO2) и серная кислота (H3SO4);

Твердые частицы сажи.

Если двигатель не перегрет, в процессе его работы образуется много не прореагировавших углеводородов из-за недостатка кислорода. Они проявляют себя в виде белого или голубоватого дыма, а альдегиды (частично окисленные углеводороды) вызывают неприятный запах.

Преимущественным путем поступление вредных веществ в организм человека в производственных условиях является поступление с вдыхаемым воздухом.

Токсичность вредных веществ определяется прежде всего концентрацией в воздухе рабочей зоны. Поэтому на содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны устанавливаются предельно допустимые значения - предельно допустимые концентрации (ПДКрз). Значения ПДКрз определены в нормативных документах - государственных стандартах (ГОСТ 12.1.005- 88) и государственных нормативах (ГН 2.2.5.686-98) практически для всех известных и применяемых в промышленности веществ. ПДК измеряются в мг/м3. Предельно - допустимый уровень SO2 составляет 10 мг/м3. Условием безопасности вредных веществ является соотношение: Едоп. измерены СФ и ПДК мг/м3.

При нахождении в рабочей зоне нескольких вредных веществ однонаправленного действия должно соблюдаться соотношение:

По характеру действия они подразделяются на:

Общетоксичные – вызывающие отравления всего организма (СО – угарный газ, бензол, ртуть, свинец, цианиды, арсениды – соединения мышьяка);

Раздражающие (хлор, аммиак, сернистый газ, ацетон);

Сенсибилизирующие – аллергены (формальдегид, растворители и лаки на основе нитросоединений);

Канцерогенные – вызывающие рак (никель, соединения хрома, асбест, амины и т. д.);

Мутагенные – влияющие на репродуктивную функцию (стирол, магний, ртуть).

Контроль вредных веществ.

Лабораторные методы контроля:

Применяются при необходимости отследить чрезвычайно опасные, высокоопасные вещества. Достоинства: суперточные.

Недостатки: сложность, длительность, требуется высокая подготовка персонала.

Примеры: спектральный анализ, фотометрия, колориметрия, хромотография.

Методы состоят в следующем: производится отбор проб (автоматически или вручную) в зоне выделения вредного вещества с последующей качественной и количественной идентификацией.

2. Методы защиты от воздействия вредных и опасных факторов воздушной среды

Вредные и опасные факторы на производстве возникают при отклонении от нормируемых параметров микроклимата, а также при превышении допустимых значений запыленности и загазованности воздуха. Длительное воздействие запыленности и загазованности, превышающих допустимые значения, может привести к профессиональным заболеваниям, а значительное превышение допустимых значений приводит и к острым отравлениям.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны - концентрация, которая при ежедневной, (кроме выходных дней) работе в пределах

8 часов или другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактической их концентрации в воздухе помещений к ПДК каждого из них не должна превышать единицы.

Концентрацию газов определяют разнообразными стандартными методами, основанными на химических, диффузионных и электрических принципах.

В случаях, когда концентрация вредных примесей превышает допустимые нормы, необходимо проведение специальных мероприятий по очистке воздуха рабочей зоны. Если за счет выбора технологических процессов обеспечить соблюдение допустимых норм не удается, то используют различные системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Вентиляция и кондиционирование воздух на предприятиях создает воздушную среду, которая соответствует нормам гигиены труда. Различают естественную и искусственную вентиляцию.

Естественная вентиляция обеспечивает воздухообмен в помещениях в результате действия ветрового и теплового напоров, получаемых из-за разной плотности воздуха снаружи и внутри помещений. Естественная вентиляция подразделяется на организованную и неорганизованную.

Неорганизованная вентиляция осуществляется через неплотности конструкций (окон, дверей, поры стен). Она вызывается разностью температур воздуха в помещении и снаружи, а также перемещением воздуха при ветре.

Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией или дефлекторами. При естественной вентиляции циркуляция воздуха происходит через вентиляционные каналы, расположенные в стенах, фонари и специальные воздухопроводы. Аэрация предусматривает бесканальный обмен воздуха через окна, форточки, фрамуги и т.п., дефлекторная вентиляция - через каналы и воздухопроводы, имеющие специальные насадки.

Искусственная вентиляция (механическая) достигается за счет работы вентиляторов или эжекторов. Она может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

При приточной вентиляции подачу воздуха осуществляет вентиляционный агрегат, а удаление воздуха - фонари или дефлекторы. Она применяется, как правило, в помещениях, в которых наблюдается избыток тепла и малая концентрация вредных веществ. Вытяжная вентиляция производит откачку воздуха из помещений при помощи вентиляционного агрегата. Она используется для вентиляции помещений, имеющих в воздухе большую концентрацию вредных веществ, а также влаги и тепла. Приточно-вытяжная система вентиляции осуществляется с помощью отдельных вентиляционных систем, которые должны обеспечить одинаковое количество подаваемого и удаляемого из помещений воздуха. В помещениях, где постоянно выделяются вредные вещества, вытяжная вентиляция должна превышать нагнетательную примерно на 20%. В этих случаях вытяжка производится из мест скопления вредных веществ, а подача чистого воздуха - на рабочие места.

В случаях, когда средства вентиляции неэффективны или при работах, где нельзя применить вентиляционные установки, а концентрация вредных веществ превышает ПДК, используют средства индивидуальной защиты органов дыхания:

Заключение

Задачей защиты от негативных факторов является исключение или снижение до допустимых пределов попадания в организм человека вредных веществ, контакта с вредными или опасными объектами.

Поэтому задачей защиты является удаление веществ из зоны их образования; минимизация их попадания в воздух; очистку загрязненного воздуха от них перед попаданием в воздух рабочей зоны, территории предприятия, биосферу.

Для того чтобы выбрать средства и методы защиты от негативных факторов, необходимо знать их основные характеристики и действие на человека. Полностью исключить воздействие на человека негативных факторов практически невозможно, как с технической, так и с экономической точек зрения. Иногда это и нецелесообразно, так как даже в естественной природной среде человек подвергается их воздействию – в воздухе содержатся вредные вещества, выделяемые природными источниками.

В рабочей зоне необходимо обеспечить такие уровни негативных факторов, которые не вызывают ухудшения состояния здоровья человека, заболеваний. Для исключения необратимых изменений в организме человека необходимо ограничить воздействие негативных химических факторов предельно допустимыми концентрациями.

Здоровье - это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие. Здоровье - это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем и работаем.

Список литературы

1 Экология и безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов/ Д.А.Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А.Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447с.

2 Т.А. Хван, П.А. Хван. Основы экологии. Серия "Учебники и учебные пособия". Ростов н/Д: "Феникс", 2001. – 256с.

3.Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. Иванов и др., МГИУ, 2001

рабочей зоны . Остановимся только на моментах, нуждающихся в пояснении. Пункт 3.1.1. гласит: "Контроль санитарного состояния воздуха рабочей зоны ...

Обеспечение качества воздушной среды. Защита от вредных веществ и обеспечение параметров микроклимата

Реферат >>

... вредных веществ загрязнителей воздушной среды на человека . Нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и населенных мест. Методы контроля загрязнения воздуха ... тело человека Продолжительности воздействия на организм человека ...

Аттестация рабочих мест (6)

Реферат >> Менеджмент

Процесса, оказывающих¦ ¦ ¦влияние на здоровье и работоспособность¦ ¦ ¦человека в процессе труда (ГОСТ¦ ... 1987 ¦методические указания на¦ ¦ ¦ ¦методы измерения¦ ¦ ¦ ¦концентрации вредных¦ ¦ ¦ ¦веществ в воздухе¦ ¦ ¦ ¦рабочей зоны на¦ ¦ ¦ ¦предприятиях...

Вредное воздействие тяжелых металлов на организм человека

Реферат >> Безопасность жизнедеятельности

Шляп. У рабочих часто наблюдались психические... воздухе населённых мест – составляет 0,01 мг/м3) вредно влияет на организм человека ... организме человека накапливаются вредные для него вещества . Они нарушают его работу. Часто на организм оказывают влияние ...

К вредным примесям в стали относятся сера, фосфор и кислород. "Сера и фосфор являются теми главными врагами, с которыми металлургам черных металлов приходится иметь дело" (А.А. Байков).

Вред, приносимый серой, зависит не только от количества ее в стали, которое не должно превышать 0,03-0,05%, но и от того, в каком виде она там находится и насколько равномерно она расположена в объеме стали. В соединении с железом сера образует сульфид железа FeS (36,4% S), практически нерастворимый в твердом железе при обыкновенной температуре. Эвтектика, состоящая из железа и FeS, отвечает концентрации 31,5% S (85% FeS и 15% Fe) и плавится при температуре 985° C.

Низкая температура плавления этой эвтектики и легкая окисляемость ее при нагреве, в результате чего образуется сложная эвтектика с закисью железа FeO, имеющая температуру плавления 940°, вызывает в стали красноломкость. Во время ковки, прокатки и прессования такой стали при температурах красного каления в ней образуются трещины, так как сульфидная сетка располагается по границам зерен. Если эту сетку разрушить в мелкие зерна осторожной ковкой при очень высоких температурах, облегчающих деформацию и сваривание зерен металла, то такую сталь можно ковать даже при температуре краснолома. При одновременном присутствии в стали серы и марганца, имеющего большее химическое сродство с серой, чем железо, сера вступает в соединение с марганцем, образуя сернистый марганец MnS, который имеет высокую температуру плавления (1620°) и не вызывает красноломкости.

Сера может присутствовать в стали также в виде твердого раствора MnS и FeS с содержанием до 60% FeS, что соответствует температуре плавления 1365°. FeS может образовать эвтектику с 7% MnS и 93% FeS с температурой плавления 1181°.

Таким образом, марганец ослабляет вредное влияние серы при горячей обработке стали. В то же время MnS, являясь неметаллическим включением, вытягивается в прослойки или нити в направлении вытягивания металла при горячей обработке прокаткой. Вытянутые включения MnS ослабляют прочность изделия в отношении напряжений, направленных перпендикулярно к волокнам.

Чем мельче распылены включения MnS, тем они меньше снижают механические качества стали.
Кроме хрупкости, сера увеличивает истираемость и разрушение железа и стали от коррозии. Известна высокая стойкость железа, полученного из древесноугольного чугуна, свободного от сернистых включений.

Высокосортные стали должны содержать не более 0,02% S низкосортные – не свыше 0,08%.
Фосфор в стали находится в виде твердого раствора в феррите или выделений фосфида железа FeaP и благодаря этому увеличивает твердость железа, прочность и упругость, но одновременно снижает вязкость и особенно ударную вязкость. Влияние фосфора особенно резко обнаруживается в появлении у стали хладноломкости. Фосфор обусловливает склонность к образованию трещин при ударной деформации, при обыкновенной температуре и крупнозернистый излом. Такая сталь становится особенно хрупкой на морозе.

Рис. 11 Шлаковые включения x200

Влияние фосфора на сталь тем сильнее, чем больше в стали углерода. Входя в твердый раствор, фосфор способствует ликвации вследствие большого интервала затвердевания. Поэтому сталь, содержащая фосфор, дает весьма резко выраженную дендритную ликвацию, которая усиливается под влиянием углерода. Фосфор весьма медленно диффундирует в железе (гораздо медленнее, чем углерод). Во избежание местного скопления фосфора вследствие ликвации содержание фосфора в различных сортах стали в зависимости от ее назначения допускается лишь не более 0,02-0,07%. В виде исключения содержание фосфора умышленно увеличивается до 0,2% в стали, идущей для производства болтов и гаек. Благодаря присутствию фосфора достигается более высокая хрупкость, обеспечивающая хорошую обрабатываемость и получение чистой резьбы без задиров.

Кислород в железоуглеродистые сплавы может проникнуть либо во время плавки и разливки, либо путем диффузии в затвердевшее уже железо. В жидком металле кислород находится в виде раствора и кислородных включений FeO 3 Fe 3 O 4 MnO, а при раскислении стали различными элементами - в виде включений SiО 2 , А1 2 О 3 , ТiО 2 и т. д., которые почему-либо не успели вcплыть и перейти в шлак.

Наличие неметаллических включений, даже в небольших количествах, вредно влияет на качество стали; поэтому необходимо уметь выявлять их с помощью микроскопа. Включения MnS в стали легко заметить на отполированном шлифе без травления. Они, не обладая металлическим блеском, резко выделяются на светлом полированном поле металла и отличаются от него цветом, обычно серым или голубоватым. В прокатанных или кованых образцах стали неметаллические включения бывают вытянуты в направлении прокатки и ковки. Перпендикулярно направлению прокатки они имеют вид округленных зерен.

Рис. 12 Различная величина включений графита в чугуне х75

Включения FeS в сплавах железа встречаются очень редко и отличаются от MnS желтым или коричневым оттенком.
Окислы железа в виде FeO в железных сплавах (плохо заметны под микроскопом и лишь при значительном содержании в сплаве обнаруживаются в виде круглых серых или зеленоватых пятнышек, похожих на MnS.
Шлаковые включения на неправленом шлифе показаны на рис. 10 .

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.Постоянные примеси : кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS , так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS . Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Располагаясь вблизи зерен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25 o С.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость.

Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до 0,10…0,15 %, для улучшения обрабатываемости резанием.

S – уменьшается пластичность, свариваемость и коррозионная стойкость. Р–искажает кристаллическую решетку.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS , которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 o С. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости .

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость а н и пластичность (d и y), а так же предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2. Скрытые примеси - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO 2 , Al 2 O 3) нитридов (Fe 2 N ), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения (азот N , кислород О ) повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.

Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Материаловедение -- это наука, изучающая состав, способы получения, физические, химические и механические свойства, способы термической ихимико-термической обработки материалов, а также их назначение.

Основы этой науки были заложены в 30-х годах XIX в., когда было составлено общее представление о строении металлов и сплавов, разработаны промышленные методы получения стали и основы термической обработки. С этого времени металловедение начинает приобретать все большее значение при решении вопросов пригодности металлов для тех или других целей, производства сплавов с определенными свойствами, придания им необходимых свойств с помощью термической и химико-термической обработки и т. д.

Основы теории и научно обоснованной технологии термической обработки стали были заложены в работах Д. К. Чернова (1839--1921) по металлографии железа и стали, которые завоевали международное признание. Он также развил учение о кристаллизации, создал один из наиболее прогрессивных методов закалки -- изотермический, указал на преимущества кристаллизации под давлением и центробежного литья.

Крупнейшим открытием XIX в. стал периодический закон Д. И. Менделеева (1834--1907), позволяющий установить связь между свойствами, составом и строением металлов и предсказать изменение и физико-химических и механических свойств. Дальнейшие успехи металловедения неразрывно связаны с именами советских ученых Н. А. Минкевича, С. С. Штейнберга, Н. Т. Гудцова, Н. С. Курнакова, А. А. Байкова, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова и многих др.

В настоящее время в народном хозяйстве повсеместно используют пластмассы и другие неметаллические материалы, создание которых стало возможным благодаря работам А. М. Бутлерова по теории химического строения органических соединений; С. В. Лебедева, обосновавшего промышленное производство синтетического каучука; В. А. Каргина, выполнившего структурные исследования полимерных материалов, и др.

В судостроении применяют разнообразные материалы, число которых с каждым годом растет.

Материал выбирают в зависимости от требований, которые предъявляются к судну, конструкции или детали (механическая прочность, долговечность, экономичность, надежность и т. д.). Благодаря правильному выбору можно повысить надежность и долговечность судна, увеличить его скорость и грузоподъемность, снизить массу, сократить эксплуатационные расходы, снизить стоимость и повысить производительность труда при постройке.

Решить вопрос о пригодности материала для тех или других целей поможет, овладение материаловедением.

В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие

определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины - от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

Влияние вредных примесей серы, фосфора и неметаллических включений на качество стали

Сталь - это сплав железа с углеродом, где углерода до 2,14%. В стали всегда присутствуют и другие элементы - примеси, попадающие в сплав из природных соединений, и из металлолома, в процессе раскисления: марганец, кремний, сера, фосфор, никель, медь, хром, мышьяк и другие.

Примеси в стали подразделяются на постоянные, случайные и вредные. Качество стали определяется содержанием вредных примесей.

Основные вредные примеси - это сера и фосфор. "Сера и фосфор являются теми главными врагами, с которыми металлургам черных металлов приходится иметь дело" (А.А. Байков).

Так же к вредным примесям относятся неметаллические включения - газы (азот, кислород, водород), за исключением мышьяка, они присутствуют во всех сталях. Вредными эти примеси прежде всего являются потому, что повышение их содержания понижает сопротивление проката хрупким разрушениям различной природы, особенно вредно эти примеси влияют на свойства сталей, эксплуатируемых при низких температурах. Одна из важных задач современной металлургии - сведение их содержания к разумному минимуму.

Сера (S) попадает в сталь из чугуна (из золы и руды).

S - 0,035 - 0,06% (0,018% S - качественная сталь). Сера нерастворима в железе, она образует с железом соединение FeS. Это соединение образуют с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления - Тпл = 988?С.

Наличие эвтектики вызывает красноломкость, т.е. хрупкость при высоких температурах. При нагреве до 1000-1200?С эвтектика, располагающая по границам зёрен, расплавляется и при деформации (ОМД) в стали возникают надрывы и трещины. Сера образует с ним

Эвтемктика (греч. йutektos -- легкоплавящийся) -- жидкая система (раствор или расплав ), находящаяся при данном давлении в равновесии с твёрдыми фазами, число которых равно числу компонентов системы.

Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовка

разрушается. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов

уменьшения влияния серы является введение марганца. Эти включения пластичны и не вызывают красноломкости.

Вывозят серу из стали с помощью марганца. Марганец обладает большим сродством к сере, чем железо, и образует соединение MnS с высокой температурой плавления Тпл = 1620?С:

FeS + Mn > MnS + Fe.

Сера и её соединения при комнатных и пониженных температурах способствует снижению ударной вязкости стали, т. к. разрушение металла идёт по сульфидным включениям (поэтому ударная вязкость металла (KCU) снижается) (рис. 5).

Рисунок 5. Влияние серы на вязкие свойства стали

Также сера снижает пластичность - д, ш%.

Сернистые включения ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость. Сера облегчает обрабатываемость резанием.

Фосфор (Р) содержится в пределах 0,025-0,045% Р. Попадает в сталь в процессе производства из руды, топлива, флюсов.

Фосфор занимает особое место среди других элементов, присутствие которых отрицательно сказывается на качестве стали. С одной стороны, фосфор является легирующим элементом, сильно упрочняющим феррит и повышающим коррозионную стойкость проката в атмосферных условиях; с другой стороны, повышенное содержание фосфора в стали обусловливает появление хрупкости, снижение ударной вязкости и сопротивления хрупкому разрушению, а также увеличение склонности к образованию кристаллизационных трещин при сварке.

Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает пластичность и вязкость. Сильное упрочняющее действие фосфора объясняется тем, что в феррите он замещает атомы железа, а так как его атом больше атомов железа, то это приводит к существенному упрочению, но также и к охрупчиванию. Кроме того, фосфор препятствует поперечному микроскольжению, увеличивая тем самым склонность к микроплоскому скольжению, при этом уменьшается количество плоскостей скольжения, особенно с понижением температуры, а также увеличивается склонность железа к двойникованию.

Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали фосфора.

Фосфор значительно повышает порог хладноломкости.

Каждая 0,01% Р повышает порог хладноломкости стали на 20 - 25?С (для углерода такое же влияние оказывает каждая 0,1%).

Фосфор обладает большой склонностью к ликвации (неоднородность распределения). Фосфор скапливается в серединных слоях слитка, по границам зёрен, сильно снижая ударную вязкость.

Фосфор (Р) - усиливает ковалентную (хрупкую) связь и ослабляет металлическую. С понижением температуры хрупкость металла увеличивается (хладноломкость) (рис. 6). Фосфор облегчает обрабатываемость стали режущим инструментом (создавая хрупкость). Совместное присутствие в стали фосфора и меди (Р + Сu) - повышает сопротивление коррозии.

Рисунок 6. Влияние фосфора на хладноломкость стали (0,2% С, 1% Mn)

Скрытые примеси:

Так называют присутствующие в стали газы - азот, кислород, водород - ввиду сложности определения их количества. Газы попадают в сталь при её выплавке.

В твёрдой стали они могут присутствовать, либо растворяясь в феррите, либо образуя химическое соединение (нитриды, оксиды). Газы могут находиться и в свободном состоянии в различных несплошностях.

Даже в очень малых количествах азот, кислород и водород сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их в стали допускается

0,2 - 0,4 %. В результате вакуумирования стали их содержание уменьшается, свойства улучшаются.

Кислород (О2): образует неметаллические включения оксиды - FeO, MnO, Al2O3, SiO2.

Азот (N2): образует нитриды - Fe4N, Fe2N, AlN.

Кислород и азот в свободном виде располагаются в раковинах, трещинах и др. Эти включения значительно уменьшают ударную вязкость, повышают порог хладноломкости и уменьшают пластичность, при этом повышается прочность стали (рис. 7).

Рисунок 7. Влияние примесей внедрения кислорода (а) и азота (б) на вязкие свойства железа

Водород (Н2): при затвердевании часть водорода в атомарном состоянии остаётся в стали. При переходе атомарного водорода в молекулярный повышается давление до 150 МПа, образуя эллипсовидные впадины - флокены, которые являются неисправимым браком. Флокены способствуют сильному охрупчиванию стали.

Частично удалить водород с поверхностного слоя можно путём нагрева до 150-180?С, лучше всего в вакууме ~ 10-2 - 10-3 мм. рт. ст. или нагрев до 800?С и выдержке, водород уходит и остаётся чистый металл.

Обработка стали синтетическим шлаком

Технология применяется на крупнотоннажных печах емкостью 60-200 т в цехах, имеющих специальную печь для выплавки синтетического шлака. Обработка стали синтетическим шлаком заключается в следующем. В разливочный ковш перед выпуском стали из плавильного агрегата наливают 3...5 % по отношению к массе стали жидкого шлака, содержащего 55 % СаО, 42 % Al2O3, до 3 % SiO2 и 1 % FeO. В завалку вводят до 25% чугуна, известь (1.5-3.5%) и железную руду (2-3%). После расплавления проводят продувку ванны кислородом. Окислительный шлак сливают, в металл водят ферромарганец, рассчитывая на нижний предел содержания марганца в выплавляемой стали, и ферросилиций из расчета введения 0.15-0.20% кремния. Далее наводят небольшое количество (~ 1% от массы металла) известковистого шлака добавками извести, шамота, плавикового шпата. Восстановительный период, как таковой, отсутствует, вместо него проводиться кратковременная (~ 30 мин) доводка, в течение которой сталь доводят до заданных температуры и состава, вводя необходимые легирующие добавки. Раскисление шлака не производят.

Перед выпуском стали из печи сливают 80-90% шлака. Далее выпускают сталь в ковш с залитым туда синтетическим шлаком, который обеспечивает рафинирование металла от серы и неметаллических включений. Во время выпуска в ковш вводят ферросилиций и при необходимости ферротитан и феррованадий. Обычно применяют синтетический известково-глиноземистый шлак (~ 55% CaO и 45% Al2O3), который заливают в ковш в количестве 4-6%.

Затем в ковш по возможности с большей высоты мощной струёй выпускают выплавленную сталь. В результате интенсивного перемешивания стали и шлака поверхность их взаимодействия увеличивается в сотни раз по сравнению с той, которая имеется в печи. Поэтому процессы рафинирования резко ускоряются и для их протекания требуется уже не 1,5...2 ч, как обычно в печи, а примерно столько, сколько уходит на выпуск плавки.

Рафинированная синтетическим шлаком сталь отличается низким содержанием кислорода, серы и неметаллических включений, что обеспечивает ей высокую пластичность и ударную вязкость.

К числу рафинирующих переплавов относятся: электрошлаковый, вакуумно-дуговой, плазменно-дуговой, электронно-лучевой и др.

2. По эскизу детали (рис. 7) разработайте эскиз отливки с модельно-литейными указаниями, приведите эскизы модели, стержневого ящика и собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки.

Материал детали - сталь 45Л

Вид поставки отливки ГОСТ 977-75.

Заменитель стали: 35Л, 55Л, 50Л, 40Л.

примесь сталь формовка отливка

Таблица 1- Химический состав сталь 45Л

Основные составляющие и обозначения
Условные обозначения в марке стали	Обозначение элемента по таблице Менделеева		Состав в материале %
Прочие составляющие
		марганец
			Не более 0.3
			Не более 0.3
			Не более 0.3
			Не более 0.045
			Не более 0.04

обработка металлической заготовки давлением путём обжатия между вращающимися валками прокатного стана для уменьшения сечения слитка или заготовки и придания им нужной формы. На металлургических предприятиях осуществляется в два этапа. Сначала слитки нагревают и прокатывают на обжимных станах в заготовку. Размеры и форма заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового и полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шириной 400--2500 мм и толщиной 75--600 мм, называемые слябами; для сортового металла - заготовки квадратного сечения размером от 600 5 600 мм до 400 5 400 мм, а для цельнокатаных труб - круглого сечения диаметром 80--350 мм. Затем полученную заготовку прокатывают в товарный стальной прокат на станах трёх основных видов: листовых, сортовых и трубных. Стальные листы толщиной от 4 до 50 мм и плиты толщиной до 350 мм прокатывают на толстолистовых или броневых станах, а листы толщиной от 1.2 до 20 мм - на непрерывных станах, откуда они выходят в виде длинных (более 500 м) полос, которые сматываются в рулоны. Листы толщиной менее 1.5-3 мм прокатывают в холодном состоянии. Прокатка сортового металла осуществляется с нагревом до 1100-1250 °C последовательно в несколько приёмов для постепенного приближения сечения исходной заготовки к сечению готового профиля. Прокатка труб проводится, как правило, в горячем состоянии и включает три основные операции. Первая операция (прошивка) - образование отверстия в заготовке или слитке; в результате получается толстостенная труба, называемая гильзой. Операция выполняется на т. н. прошивных станах винтовой прокатки. Вторая операция (раскатка) - удлинение гильзы и уменьшение толщины её стенки; выполняется на различных прокатных станах: непрерывных, пилигримовых, винтовой прокатки и др. Третья операция - калибровка (или редуцирование) труб после раскатки; осуществляется на калибровочных станах. С целью уменьшения толщины стенки и диаметра трубы, получения более высоких механических свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей прокатки подвергаются холодной прокатке на специальных станах. После завершения прокатки полученные изделия разрезают на части требуемой длины, подвергают термической обработке, напр. отжигу (при необходимости), и проверяют их качество.

С сер. 20 в. прокатка стальных заготовок заменяется непрерывным литьём (разливкой) на специальных разливочных машинах. Благодаря применению непрерывной разливки стали упраздняются слябинги и блюминги, повышается качество проката, устраняются потери, связанные с обработкой слитков, достигающие 15-20 %.

По эскизу готовой детали (рис. 21) разработайте схему технологического процесса ее изготовления методом горячей объемной штамповки на паровоздушном молоте. При выполнении работы следует:

1) описать сущность процесса горячей объемной штамповки и указать область ее применения;

2) изобразить схему молота и описать его работу;

3) установить температурный интервал штамповки и способ нагрева заготовки;

4) составить чертеж поковки и определить ее массу;

5) перечислить все технологических отходов определить объем и длину заготовки исходной заготовки;

6) выбрать переходы штамповки и привести эскиз инструмента,

7) перечислить операции технологического процесса, необходимые для получения данной поковки,

8) описать механизм технологического процесса штамповки

1. Горячей объемной штамповкой называется процесс горячего деформирования, при котором течение металла ограничено полостью ручья штампа.

Течение металла происходит в результате силового воздействия машины-орудия через штамп на заготовку. При любом способе горячей объемной штамповки инструментом является штамп. Штамп состоит всегда из двух или более частей. Поверхности, по которым части штампа соприкасаются друг с другом, называются плоскостями разъема. На плоскостях разъема располагаются полости, являющиеся как бы отпечатком будущей поковки, которые называются ручьями. Нагретая до пластического состояния заготовка закладывается в ручей, когда штамп разомкнут. При сближении частей штампа металл заготовки начинает течь, заполняет ручей и принимает форму поковки. Поковки, полученные способом горячей объемной штамповки, имеют форму готовой детали с небольшими припусками на поверхностях, подлежащих механической обработке. Горячая объемная штамповка выгодна в условиях крупносерийного и массового производства и производится в кузнечных цехах. Этот способ широко применяется для получения поковок самой различной формы массой от 0,5 до 350 кг, а на специализированном оборудовании можно получить поковки массой до 1 т.

Преимущества горячей объемной штамповки следующие:

однородность и точность поковок,

высокая производительность,

возможность получения поковок сложной конфигурации.

Главным недостатком процесса является высокая стоимость штампа. Способом горячей объемной штамповки можно получать поковки из всех металлов и сплавов, обладающих пластичностью в горячем состоянии.

Данными способами получают весьма разнообразные по форме и размерам изделия из металла, пластмасс и других материалов с различными степенью точности размеров, механическими и другими характеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочное производство находит широкое применение в машиностроении и приборостроении, в производстве предметов народного потребления и других отраслях народного хозяйства. Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально приблизить исходную форму заготовки к форме и размерам готовой детали и тем самым уменьшить или полностью исключить дорогостоящие операции с потерей металла в стружку.

2. Основными типами молотов для ковки являются приводные -паровоздушные и пневматические.

Основным типом молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. В молотах одностороннего действия (рис. 9) пар (сжатый воздух) служит только для подъема падающих частей в верхнее положение. Рабочий ход (ход вниз) совершается в этих молотах только под действием веса падающих частей.

Рис. 9. Схема паровоздушного молота одностороннего действия: 1 - отверстие для прохода воздуха, 2 -- рабочий цилиндр, поршень, 3--шток, 4-- баба, 5 -- верхний боек (штамп), 7-нижний боек (штамп), 8 -- штамповая подушка, 9 -- шабот
Рис. 10. Схема паровоздушного молота двустороннего действия:
1 - поршень, 2 -- шток, 3 -- баба, 4 -- верхний боек (штамп), 5 - нижний боек (штамп). 6 -- шабот

В молотах двустороннего действия (рис. 10) пар или сжатый воздух не только поднимает части в верхнее положение, но и давит сверху на поршень при рабочем ходе. Тем самым он увеличивает силу удара, разгоняя падающие части до более высокой скорости.

В молотах одностороннего действия рабочий цикл начинается с подачи пара или сжатого воздуха из магистрали в нижнюю полость рабочего цилиндра 2 (см. рис. 9). Действуя на поршень 3, энергоноситель заставляет его двигаться вверх. С поршнем 3 связан шток 4, к нижнему концу которого крепится баба 5. На бабе 5 устанавливается верхний боек 6. Таким образом, при впуске пара или сжатого воздуха все падающие части поднимаются вверх.

Вблизи верхней крышки по окружности цилиндра расположены отверстия Л через которые воздух, находящийся над поршнем, выходит в атмосферу.
Когда поршень 3, поднимаясь вверх, доходит до отверстий 1 и перекрывает их, над поршнем оказывается замкнутое пространство. При дальнейшем ходе поршня вверх воздух, находящийся в этом пространстве, будет сжиматься. Таким образом, создается воздушная подушка, которая обеспечивает плавное торможение поршня в верхнем положении.

Когда баба поднимается на достаточную высоту, парораспределительный механизм прекращает подачу энергоносителя в цилиндр и воздух из-под поршня выпускается в атмосферу. Давление в цилиндре резко уменьшается. Под действием собственного веса подвижные части падают вниз и боек 6 ударяет по заготовке, которая укладывается на нижний боек 7 (штамп). Он укрепляется в штамповой подушке 8, лежащей на шаботе 9.

Молоты одностороннего действия имеют простое устройство и надежны в работе. Однако они имеют недостатки: велик расход энергоносителя, трудно регулировать скорость движения бабы, а значит, и силу удара, наконец, для нанесения удара такой же силы, как у молота двустороннего действия, масса подвижных частей молота одностороннего действия должна быть значительно больше. Поэтому молоты одностороннего действия в последнее время вы¬тесняются более совершенными молотами двустороннего действия. Пневматический молот. Наиболее распространённая конструкция такого молота дана на следующей схеме. В литной станине 10 расположены два цилиндра - компрессорный 9 и рабочий 5, полости которых сообщаются через золотники 7 и 6. Поршень 8 компрессорного цилиндра перемещается шатуном 14 от кривошипа 15, вращаемого электродвигателем 13 через шестерни 11 и 12 (редуктор). При перемещении поршня в компрессорном цилиндре воздух поочерёдно сжимается в верхней и нижней его полостях. Воздух, сжатый до 0,2-0,3 МН/м, при нажатии на педаль или рукоятку, открывающую золотники 7 и 6, поступает через них в рабочий цилиндр 5. Здесь он воздействует на поршень 4 рабочего цилиндра. Поршень 4, выполненный за одно целое с массивным штоком, является одновременно бабой молота, к которой крепят верхний боёк 3. В результате падающие части 3 и 4 периодически перемещаются вниз - вверх и наносят удары по заготовке, уложенной на нижний боёк 2, который неподвижно закреплён на массивном шаботе 1. В зависимости от положения органов управления молот может наносить единичные и автоматические удары регулируемой энергии, работать на холостом ходу, осуществлять силовой прижим поковки к нижнему бойку и держать бабу на весу.

Пневматические молоты применяют для ковки мелких поковок (примерно до 20 кг) и изготовляют с массой падающих частей 50-1000 кг.

Схема пневматического молота.

3. При горячей деформации пластичность металла выше, а сопротивление деформированию ниже, поэтому она сопровождается меньшими энергетическими затратами. Нагрев металла при ОМД влияет на качество и стоимость продукции. Основные требования к нагреву: необходим равномерный прогрев заготовки по сечению и длине до соответствующей температуры за минимальное время с наименьшей потерей металла в окалину и экономным расходом топлива. Неправильный нагрев вызывает различные дефекты: трещины, обезуглероживание, повышенное окисление, перегрев и пережог.

При медленном нагреве снижается производительность, увеличивается окисление и обезуглероживание поверхности заготовки. При перегреве (нагрев выше оптимального интервала ОМД) происходит рост зерна, что снижает механические свойства. Он исправляется нормальным отжигом путем нагрева до оптимальной температуры, выдержки и последующего медленного охлаждения вместе с печью. При пережоге, т.е. при нагреве до температуры близкой к температуре плавления, происходит оплавление границ зерен и появление трещин, что является неисправимым браком.

Каждый металл и сплав имеют свой определенный температурный интервал горячей обработки давлением, который выбирается по таблицам в зависимости от марки сплава. Так, например, для углеродистых сталей температуру начала горячего деформирования выбирают по диаграмме состояния железо-цементит на 100 - 200 ?С ниже температуры плавления стали заданного химического состава, а температуру конца деформирования принимают на 50 - 100 ?С выше температуры рекристаллизации.

Заготовки и слитки перед обработкой давлением нагревают в горнах или печах. Горны отличаются от нагревательных печей небольшими размерами, отапливаются каменным углем, коксом или мазутом, металл нагревается в них при непосредственном контакте с топливом. Их используют для нагрева мелких заготовок при ручной ковке. Печи для нагрева заготовок подразделяются на пламенные и электрические, а по распределению температуры - на камерные и методические. В камерных печах - печах периодического нагрева - температура одинакова по всему рабочему пространству. Методические печи с постоянно повышающейся температурой рабочего пространства от места загрузки заготовок к месту их выгрузки являются печами непрерывного действия.

Механические свойства при Т=20 °С для 45Л

Физические свойства для 45Л

			Вт/(м·град)		Дж/(кг·град)

Технологические свойства для 45Л

Литейно-технологические свойства для 45Л

Химический состав в % для 45Л

Сталь для отливок обыкновенная используется для производства станин, зубчатых колёс и венцов, тормозных дисков, муфт, кожухов, опорных катков, звездочёк и т.п. - детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающие под действием статических и динамических нагрузок.

Трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300°С при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Заменитель: 35Л , 55Л , 50Л , 40Л

Механические свойства в сечениях до 100 мм (ГОСТ 977-75)

Таблица 26 Температура плавления и заливки литейных сплавов

Для получения отливок высокого качества заливку форм производят с

соблюдением определенных требований, показателями которых являются:

а) температура расплава;

б) длительность заливки формы;

в) характер поступления расплава в форму;

г) степень заполнения литниковой чаши расплавом;

д) высота струи;

е) своевременность заливки формы; предупреждение попадания в форму шлака и неметаллических включений.

Температура заливки расплава в форму определяется главным образом конструкцией отливок. Чем меньше толщина стенок и больше габаритные размеры отливки, тем выше должна быть температура заливаемого расплава. Заливку массивных отливок с целью уменьшения усадки производят расплавом с более низкой температурой.

3. Единые принципы стандартизации систем допусков и посадок

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.

Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает повышение их качества.

В настоящее время большинство стран мира применяет системы допусков и посадок ИСО. Системы ИСО созданы для унификации национальных систем допусков и посадок с целью облегчения международных технических связей в металлообрабатывающей промышленности. Включение международных рекомендаций ИСО в национальные стандарты создает условия для обеспечения взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в разных странах. Советский Союз вступил в ИСО в 1977 году, а затем перешёл на единую систему допусков и посадок (ЕСДП) и основные кормы взаимозаменяемости, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО.

Основные нормы взаимозаменяемости включают системы допусков и посадок на цилиндрические детали, конуса, шпонки, резьбы, зубчатые передачи, и др. Системы допусков и посадок ИСО и ЕСДП для типовых деталей машин основаны на единых принципах построения, включающих:

систему образования посадок и видов сопряжений;

систему основных отклонений;

уровни точности;

единицу допуска;

предпочтительные поля допусков и посадок;

диапазоны и интервалы номинальных размеров;

нормальную температуру.

Система образования посадок и видов сопряжений предусматривает посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ).

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 3.1, а).

Посадки в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Примеры расположения полей допусков для посадок: а - в системе отверстия; б - в системе вала

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией.

Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.

Система основных отклонений представляет собой ряд основных отклонений валов в СА и отверстий в СВ, обозначаемых соответственно строчными и заглавными буквами латинского алфавита, например a, b, …, zb, zc; A, B, …, ZB, ZC.

Значение основного отклонения определяется соответствующей буквой и зависит от номинального размера.

В системах допусков и посадок разных типов деталей установлено разное число основных отклонений, наибольшее их количество содержится в системе допусков и посадок гладких цилиндрических деталей.

Уровни точности могут называться по-разному: квалитеты точности - для гладких деталей, степени точности - для резьбовых деталей и зубчатых колёс или классы точности - для подшипников качения, но в любом случае они определяют требуемую ступень точности деталей для выполнения своих функций. Обозначаются уровни точности, как правило, арабскими цифрами, чем меньше цифра, тем выше уровень точности, т.е. точнее деталь.

Единица допуска - это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей. Значение допуска можно рассчитать по формуле T = a·i , где a - число единиц допуска, зависящее от уровня точности (квалитет или степень точности); i - единица допуска.

Предпочтительные поля допусков и посадок представляют собой совокупность отобранных из числа наиболее часто применяемых в производстве изделий полей допусков и составляемых из их числа посадок или видов сопряжений. Эти поля допусков и посадок составляют ряды предпочтительных и рекомендуемых и должны в первую очередь использоваться при проектировании изделий.

Диапазоны и интервалы номинальных размеров учитывают влияние масштабного фактора на значение единицы допуска. В пределах одного диапазона размеров зависимость единицы допуска от номинального размера - постоянна. Например, в системе допусков и посадок гладких деталей для диапазона размеров от 1до 500 мм единица допуска равна;для диапазона размеров свыше 500 до 3150 мм единица допуска равна i = 0,004D + 2,1.

Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколькоинтервалов. Поскольку назначать допуск для каждого номинального размера экономически нецелесообразно для всех размеров, объединенных в один интервал, значения допусков приняты одинаковыми. В формулах единиц допусков в системе ИСО и ЕСДП в качестве размеров подставляют среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала.

Размеры по интервалам распределены так, чтобы допуски, подсчитанные по крайним значениям в каждом интервале, отличались от допусков, подсчитанных по среднему значению диаметра в том же интервале, не более чем на 5-8 %.

Нормальная температура, при которой определены допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, принята равной + 20 °С (ГОСТ 9249-59). Такая температура близка к температуре рабочих помещений производственных помещений. Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер и измерительных приборов, а также точные измерения следует выполнять при нормальной температуре, отступления от нее не должны превышать допускаемых значений, содержащихся в ГОСТ 8.050-73 (Государственная система измерений).

Температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой, что может быть достигнуто совместной выдержкой детали и измерительного средства в одинаковых условиях (например, на чугунной плите). Если температура воздуха в производственном помещении, контролируемой детали и измерительного средства стабилизированы и равны 20 °С, температурная погрешность измерения отсутствует при любой разности температурных коэффициентов линейного расширения. Таким образом, для устранения температурных погрешностей необходимо соблюдать нормальный температурный режим в помещениях измерительных лабораторий, инструментальных, механических и сборочных цехов.

Размещено на www.allbest.

...

Подобные документы

Измерения и запись твердости по Виккерсу: достоинства и недостатки способа. Сравнительная характеристика способов разливки стали. Разработка эскиза отливки с модельно-литейными указаниями. Технология, оборудование и область применения свободной ковки.

контрольная работа , добавлен 20.01.2012


Углеродистые стали как основная продукция чёрной металлургии, характеристика их состава и компоненты. Влияние концентрации углерода, кремния и марганца, серы и фосфора в сплаве на свойства стали. Роль азота, кислорода и водорода, примесей в сплаве.

контрольная работа , добавлен 17.08.2009


Влияние неметаллических включений на надежность и долговечность машин и механизмов. Классификация неметаллических включений. Влияние на загрязненность стали рафинирующих переплавов. Основные металлографические признаки неметаллических включений.

практическая работа , добавлен 23.01.2012


Предельные размеры, допуски, натяги или зазоры. Построение схем полей допусков. Виды и система посадок. Определение допусков и посадок для гладких элементов деталей по ОСТ, по ЕСДП СЭВ. Посадка с натягом в системе отверстия. Допуск переходной посадки.

контрольная работа , добавлен 26.02.2014


Расчет и выбор посадок подшипников качения. Выбор посадок для сопряжения узла и их расчет. Построение полей допусков и расчеты размеров рабочих калибров. Определение и выбор посадки с зазором и с натягом. Расчет размерной цепи вероятностным методом.

курсовая работа , добавлен 09.10.2011


Выбор материала детали, описание эскиза и оценка технологичности конструкции. Разработка технологического процесса изготовления стальной отливки литьем в разовые песчаные формы. Точность отливки и определение допусков на её размеры, формовочные уклоны.

курсовая работа , добавлен 26.02.2015


Особенности выбора допуска и посадок для гладких цилиндрических соединений, выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения. Выбор допусков и посадок шпоночных, шлицевых соединений. Расчет допусков размеров заданной размерной цепи.

курсовая работа , добавлен 31.05.2010


Расчет и выбор посадок гладких цилиндрических соединений. Метод аналогии, расчет посадки с натягом. Выбор допусков и посадок сложных соединений. Требования к точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей на рабочем чертеже.

реферат , добавлен 22.04.2013


Определение составляющих звеньев и выполнение эскиза размерной цепи. Расчет размерных цепей методом максимума-минимума: способ равных допусков и одного квалитета. Метод групповой взаимозаменяемости. Обоснование необходимых допусков для подшипников.

курсовая работа , добавлен 24.09.2013


Изучение особенностей различные соединения деталей: с натягом, с зазором. Техника выполнения расчётов для конструкций подшипников, выбор необходимых стандартных допусков и посадок для более точного изготовления деталей. Осуществление контроля размеров.

Влияние на механические свойства в углеродистых сталях оказывает содержание углерода. При увеличении содержания углерода повышаются прочность, твердость и износоустойчивость, но понижаются пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается свариваемость

Изменение прочности стали в зависимости от содержания углерода.

Феррит (твердый раствор углерода в железе) - очень пластичен и вязок, но непрочен.

Перлит , механическая смесь тонкодисперсных пластинок феррита и цементита, придает прочность. Цементит очень тверд, хрупок и статически прочен. При повышении в стали содержания углерода (в пределах до 0,8%) увеличивается содержание перлита и повышается прочность стали. Однако вместе с этим снижаются ее пластичность и ударная вязкость. При содержании 0,8% С (100% перлита) прочность стали достигает максимума.

Марганец вводят в любую сталь для раскисления (т. е. для устранения вредных включений закиси железа). Марганец растворяется в феррите и цементите, поэтому его обнаружение металлографическими методами невозможно. Он повышает прочность стали и сильно увеличивает прокаливаемость. Содержание марганца в углеродистой стали отдельных марок может достигать 0,8%.

Кремний , подобно марганцу, является раскислителем, но действует более эффективно. В кипящей стали содержание кремния не должно превышать 0,07%. Если кремния будет больше, то раскисление кремнием произойдет настолько полно, что не получится «кипения» жидкого металла за счет раскисления углеродом. В спокойной углеродистой стали содержится от 0,12 до 0,37% кремния. Весь кремний растворяется в феррите. Он сильно повышает прочность и твердость стали.

Сера - вредная примесь. В процессе выплавки стали содержание серы снижают, но полностью ее удалить не удается. В мартеновской стали обыкновенного качества содержание серы допускается до 0,055%.

Присутствие серы в большом количестве приводит к образованию трещин при ковке, штамповке и прокатке в горячем состоянии, это явление называется красноломкостью . В углеродистой стали сера взаимодействует с железом, в результате чего получается сернистое железо FeS. В процессе горячей пластической деформации по границам зерен, образуются горячие трещины.

Если в сталь ввести достаточное количество марганца, то вредное влияние серы будет устранено, так как она будет связана в тугоплавкий сульфид марганца. Включения MnS располагаются в середине зерен, а не по их границам. При горячей обработке давлением включения MnS легко деформируются без образования трещин.

Фосфор , подобно сере, является вредной примесью. Растворяясь в феррите, фосфор резко снижает его пластичность, повышает температуру перехода в хрупкое состояние, или иначе - вызывает хладноломкость стали. Это явление наблюдается при содержании фосфора свыше 0,1 %.

Области слитка с повышенным содержанием фосфора становятся хладноломкими. В мартеновской стали обыкновенного качества допускается не более 0,045% Р.

Сера и фосфор , вызывая ломкость стали и одновременно понижая механические свойства, улучшают обрабатываемость резанием: повышается чистота обрабатываемой поверхности, увеличивается время между переточками резцов, фрез и т. д. Поэтому для ряда неответственных деталей, подвергаемых механической обработке, применяют так называемые автоматные стали с повышенным содержанием серы (до 0,30%) и фосфора (до 0,15%).

Кислород - вредная примесь. Закись железа, подобно сере, вызывает красноломкость стали. Очень твердые окислы алюминия, кремния и марганца резко ухудшают обрабатываемость стали резанием, быстро затупляя режущий инструмент.

В процессе выплавки углеродистой стали из металлического лома в нее могут попасть никель, хром, медь и другие элементы. Эти примеси ухудшают технологические свойства углеродистой стали (в частности, свариваемость), поэтому их содержание стараются свести к минимуму.

Маркировка сталей

В углеродистых сталях обыкновенного качества допускается содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязнённость неметаллическими включениями. И в зависимости от назначения и комплекса свойств подразделяют на группы: А- поставляется с гарантированными механическими показателями, Б- поставляется с гарантированными химическими показателями, В- поставляется с гарантированными химическими и механическими показателями.

Стали маркируются сочетанием букв Ст и цифрой (от 0 до 6), показывающей номер марки, а не среднее содержание углерода в ней, хотя с повышением номера содержание углерода в стали увеличивается. Стали групп Б и В имеют перед маркой буквы Б и В, указывающие на их принадлежность к этим группам. Стали группы А используют в состоянии поставки для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой. В этом случае они сохраняют структуру нормализации и механические свойства, гарантируемые стандартом.

Стали группы Б применяют для изделий, изготавливаемых с применением горячей обработки (ковка, сварка и в отдельных случаях термическая обработка), при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются. Для таких деталей важны сведения о химическом составе, необходимые для определения режима горячей обработки.