1. Индустриални   технологии   за   производство   на   машиностроителни 

материали и заготовки

1.1

Предмет   на   дисциплината:

  Обект   на   изучаване   в   дисциплината   ТИЗ   са 

съвременните високо производителни малко отпадни технологии за производство на 
промишлени заготовки от метални и неметални материали. 

1.2

Що е технология

: гръцки термин, който в древността е носил смисъла: учение за 

занаятчийското производство, а в съвременността означава наука за индустриалното 
производство. 

Машиностроителните   технологии   се   базират   на   съвкупност   от   методи   за 
производство на:

•

Материали;

•

Заготовки;

•

Детайли;

•

Възли;

•

Мапини;

•

Съоражения.

1.3.  

Що   е   заготовка

:   руски   термин:   материален   обект,   който   е   изходен   материал   с 

определена геометрична форма и размер и е доведен до състояние, при което чрез 
мех.-стружко отделяща обработка могат да се постигнат необходимите геометрична 
форма,   линейни   и   ъглови   размери,   маса,   степен   на   качество   (грапавост)   на 
повърхнините. 

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ЗАГОТОВКИТЕ В ЗАВИСИМОСТ ОТ МАТЕРИАЛА

:

•

Неметални – керамични, пластмасови, каучукови, кожени, порцеланови;

•

Метални:

А. Заготовки от цветни метали и техните сплави: Al, Cu, Zn, PB;
В. Заготовки от черни метали и техните сплави: сплави на Fe (желязо) и С (въглерод):

1. желязо Fe - №26, С≡0%, t

т

=1539°С;

2. техн. желязо – сплав между желязо и въглерод – С=(0.01-0.02%);
3. стомана Fe+C - С<2.14%;
4. чугун Fe+C - С>2.14%.

ДОБИВАНЕ НА ЧУГУН

:

В настоящия момент в световната практика, чугун се добива предимно чрез доминен 

процес.  Той се реализира  посредтвом металургичен  агрегат  (доменна или висока пещ) и 
комплекс   от   съоражения.   Тя   работи   по   противотоков   принцип:   насрещно   движение   на 
изходните материали и газовата фаза. Изходните материали са:

•

Руди – от металургична гледна точка представляват минерали или смеси, в които се 
съдържат един или повече елемента, чието извличане от рудата при днешната техника 
е икономически изгодно:

1. Магнетит Fe

3

O

4

 – ферофероокис;

2. Хематит Fe

2

O

3

 – фероокис;

3. Лимонит Fe

2

O

3

3H

2

O – железен хидроокис;

4. Сидерит FeCO

3

.

Подготовка на рудите:

1. Раздробяване и смилане – дробилни машини – челюстни, валцови;
2. Пресяване и сортиране – получаване на фракции – вибро сита, въртящи сита;
3. Обогатяване – увеличаване на металното съдържание на рудата:

-

механични методи – пресяване;

-

магнитни;

-

флутационни – използва се различната степен на умокряне;

1

-

гравитационни – утаяване;

-

уедряване   –   преработка   на   ситнежа   в   по-едри   елементи   –   брикетиране, 
гранулиране, агломерация – уедряване чрез спичане.

•

Горива – металургичен кокс. Това е продукт на суха дестилация на 

каменни въглища без въздух – коксови батерии. 

Изисквания за кокса:

-

висока редукционна способност 

2

100%

2

CO

R

CO

CO

=

+

;

-

ниско съдържание на пепел < 10%;

-

ниско съдържание на S – сяра < 1.5%;

-

висока механична якост, отсъствие на крехкост и трошливост;

-

прибавки (флюси) – пром. руди освен метално съдържание имат и баластни 
примеси   – минерали,  в които   има  CaO,  SiO

2

,  Al

2

O

3

,  MgO,  за  да  се  намали 

разхода за топлинна енергия при тяхното топене и превръщането им в шлак е 
необходимо да се използват добавки или флюси. Флюсите биват два вида:

•

с основен характер – баластните примеси са с киселинен характер;

•

с киселинен характер – баластните примеси са с основен характер.

ПРОДУКТИ НА ДОМЕННОТО ПРОИЗВОДСТВО

:

I. Доменен чугун:
а. 85-90% за преработка в стомана;
б. 10-15% за собствени леарски нужди.

II. Доменен шлак – получава се от пепелта на кокса, от скалния примес и от всички 

неметални включвания.

a. Производство на цимент;
b. Производство на тухли;
c. Производство   на   доменен   газ   –   газово   гориво   с   висока   топлинно   калорийна 

способност. Съдържа CH

4

, CO, H

2

; Използва се за нагряване на въздуха в доменната 

пещ   -   1500°С,   за   нагряване   на   пещи,   за   топлинна   обработка,   за   пластична 
деформация, за парови котли. 

ПОЛУЧАВАНЕ НА СТОМАНА

В световната практика съществуват две групи с принципно различни методи за добив 

на стомана: директни и индиректни.

I. Директни:

При тях стоманата се получва чрез пряка преработка на железни руди, т.е. Технолог. 

металургичен   маршрут   вкл.   По   своята   същност   това   са   редукционни   методи,   при   които 
стоманата   се  получва  чрез     степенно  отнемане  на  кислорода   от  желязно  окисните   руди. 
Недостатъците на този метод са:

-

ниска производителност;

-

големи загуби на желязо в шлак;

-

трудности при премахване на вредните примеси: Р, S.

II. Индиректни:

Стоманата   се   получава   чрез   преработване   на   междинен   продукт   –   предварително 

получен   чугун,   т.е.   металургичен   маршрут:   руда   →   чугун   →   стомана.   Това   са   най-
използваните   методи   за   рафиниране,   при   които   междинния   продукт   намалява   вредните 

2

вещества.

Към

тази

група

се

отнасят

конвекторните 

методи............................................................................. . 

Необходимата температура за повишаване на температурата от тази на чугуна 1300-1500°С 
до тази на стоманата е резултат от екзотермични реакции и изгарят  Si, Mn, P, S, Fe.  Те 
обединяват два източника на температура: хим. и физ. на добития чугун. В практиката се 
използва двавида: кисел и основен. Много добър дезоксидатор е Mn. Недостатък...............
Основен конв. метод протича в конв. с огн. изолационен  материал – доломит – томасов 
метод. Главен доставчик на хим. температура е Р = (1.8-2.5)%,  Mn  < 1.5%,  Si < 0.5%, S = 
0.08%.  Бесимеровата  стомана  има по-добри физико-механични  показатели  от Томасовата 
поради   по-доброто   дезоксидиране.   Кислородът   е   полезен,   но   зависи   колко   окислява 
примесите на  Fe, което води до образуване на  FeO  и понижаване на качеството. За да се 
намали ефектът на кислорода, металите се подлагат на дезоксидиране, като в мет. вана се 
внасят   дезоксидатори.   Те   представляват   феросплави   или   комплексни   съединения,   които 
имат по-висок афинитет към кислорода отколкото към желязото. Дезоксидаторите отнемат 
кислорода и го свързват в неразтворими съединения в метала и 



 шлак. 

МЕТАЛУРГИЧНИ ЗАГОТОВКИ ОТ БИСЕМЕРОВИЯ СПОСОБ

Сортов прокат – валцован прътов материал с Ø, , правоъгълник, многоъгълник;
Листов   прокат  –   валцовани   заготовки,   които   притежават   един   размер   <<<   от   другите: 
листове, ивици, ленти навити на руло. 
Профилен прокат – валцовани профили с различно напречно сечение: Г, Т, П, I –образно. 
Безшевни тръби.

МЕТАЛУРГИЧНИ ЗАГОТОВКИ ОТ ТОМАСОВИЯ СПОСОБ

Метизни изделия – гвоздеи, видии, шплентове; Арматурно желязо. 

СИМЕНС – МАРТЕНОВ МЕТОД ЗА ДОБИВ НА ЖЕЛЯЗО

До 75% от стомана 

Предимства:  универсалност  на изх. изделия,  използване  на вторични суровини, по-добро 
рафиниране на стоманата. От металургична гледна точка 3 способа на:

-

стоманени отпадъци – твърд чугун;

-

течен чугун 



 желязна руда;

-

стоманени отпадъци – течен чугун – желязна руда. 

Технология за изработване на заготовки чрез леене 

Технологията за изработване чрез леене се основава на способността на стопените 

метали и сплави   - метални стопилки, да запълват предварително подготвени огнеопорни 
леарски   форми,   чиято   работна   кухина   е   точен   негативен   образ   на   заготовката-отливка. 
Предимствата на леарската технология са:

1. Универсалност   на   леарските   методи   спрямо   изходните   материали   –   почти 

всички метали и сплави се преработват чрез леене;

2. Възможност за получаване на отливки с голямо и неравномерно разпределение 

на   обема   на   метала   в   различни   геометрични   направления   –   фасонни 
(профилни) отливки;

3. Широк диапазон на масите на отливките – от грам до над 100 тона;

3

4. Осигуряване   на   висок   комплекс   от   физико-механични   показатели   и 

експлоатационни характеристики при правилно построен технологичн процес 
и избор на материали;

5. Получените   отливки   са   със   сравнително   най-ниска   себестойност   спрямо 

заготовките от други методи. 

СТРУКТУРА НА ЛЕАРСКИЯ ПРОЦЕС

В общата структура на леарския процес влизат съвкупност от основни и спомагателни 

операции подредени в строга последователност, между които съществува права и обратна 
връзка. Обща структура на леарски технологичен процес:

1. Разработване на леарски чертеж

 : Чертеж на обвивката, който се проектира на базата 

на конструктивен чертеж на детайла с отчитане на:

-

прибавките за механични обработки – увеличения на размерите на обвивката 
спрямо   размерите   на   детайла,   които   осигуряват   необходимата   точност   и 
качество на повърхнините при механична стружко отнемаща обработка;

-

допустимите отклонения на размерите – леарските допуски, които определят 
ширината на допусковото поле, в което могат да се колебаят действителните 
размери на отливката;

-

леарски  наддавки   – предварително  предвидени  от  технолога   увеличения   на 
размера в някой у-ци, с което се опростява конфигурацията на обвивката и 
процеса формоване;

4

-

леарските наклони и закръгления – служат за предпазване в отделните зони на 
концентратори на напрежения.

2. Проектиране и изработване на моделен комплект

 :

А.   Леарски   модели   –   служат   за   формообразуване   на   външната   конфигурация   на 
отливката, с тях се извършва формоване.

1. Според БДС е възприето те да се боядисват по определен начин:  

червен – 

чугун

;  

син  –  стомана

,  

жълт   –  цветно

.  При   изработване   на  леарските   модели  се 

увеличават техните размери с величината на леар. свиване ε

е

= 2% - стомана, 1% - 

чугун, 1.5% цветно;

2. Метални модели – леки метални сплави – Аl;
3. Пластмаси – стареят;
4. Стопяеми модели – прецизно леене (парафин, стеарин);
5. Цимент + гипс – едрогабаритни.

Б.   Кутии   за   леарски   сърца   –   формират   вътрешната   конфигурация   на   отливките 
(кухините). ДЪрвени или метални

3. Разработване   на   чертеж   на   леарската   форма

   –   в   този   чертеж   се   показва 

разположението   на   отливката   в   леарската   форма;   на   леяковата   система;   мъртвите 
глави и охладителите, ако има. Този чертеж определя начина на формоване ( в 1,2 и 
повече каси)

4. Приготвяне на формовъчна смес

 .

4'. Приготвяне на сърцева смес. 

Тези   смеси   се   приготвят   чрез   дозиране   на   определено   количество   формовъчни 

материали. Формовъчните материали биват:

I.

Основни:

1. л. пясък;
2. форм. глини;
3. бентонитови глини.

Спомагателни:

1. свързващи вещества;
2. прибавки;
3. покрития.

За да се използват в технологията форм. материали, трябва да притежават:
Първични своиства. Те зависят от състава и структурата на материала, но не зависят от 
фактори   на   външно   въздействие   като:   температура   на   стопилката;   налягане   (степен   на 
уплътняване) на формата; съдържание на влага.  Първични своиства са:

1. Съдържание на глина;
2. Зърнов състав – отразява големината, формата и площта на зърната според БДС.

-

груб;

-

много едър;

-

едър;

-

среден;

-

ситен;

-

много ситен;

-

полупраховиден;

-

праховиден.

3.  Минерален състав:

3.1. кварцов пясък – SiO

2

;

5