История развития технологий




Скачать 496.68 Kb.
НазваниеИстория развития технологий
страница1/5
Дата публикации28.06.2013
Размер496.68 Kb.
ТипЛекция
zadocs.ru > Физика > Лекция
  1   2   3   4   5




Лекция 1а. Постановочная лекция. Технология металлов.
Введение.

Технология — комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт, эксплуатацию и/или утилизацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами, и обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и общества в целом.

Современные технологии основаны на достижениях научно-технического прогресса и ориентированы на производство продукта: материальная технология создаёт материальный продукт, информационная технология (ИТ) — информационный продукт. Технология это также научная дисциплина, разрабатывающая и совершенствующая способы и инструменты производства.

^ В быту технологией принято называть описание производственных процессов, инструкции по их выполнению, технологические требования и пр. Технологией или технологическим процессом часто называют также сами операции добычи, транспортировки и переработки, которые являются основой производственного процесса. Технический контроль на производстве тоже является частью технологии. Разработкой технологий занимаются технологи, инженеры, конструкторы, программисты и другие специалисты в соответствующих областях.
^

История развития технологий


Если обратиться к самому определению термина технология, к его изначальному значению (техно — мастерство, искусство; логос — наука), то мы придём к выводу, что цель технологии заключается в том, чтобы разложить на составляющие элементы процесс достижения какого-либо результата. Технология применима повсюду, где имеется достижение, стремление к результату, но осознанное использование технологического подхода было подлинной революцией. До появления технологии господствовало искусство — человек делал что-то, но это что-то получалось только у него, это как дар — дано или не дано. С помощью же технологии все то, что доступно только избранным, одаренным (искусство), становится доступно всем. Например, изготовление каменного топора можно представить как акт искусства, а можно — как технологию. В первом случае мы имеем (возможно) бесподобный топор, но со смертью носителя искусства делания топоров, означенных инструментов больше не будет. Во втором случае мастерство сохранится навсегда, но качество продукта (возможно) будет не таким высоким.

^ Момент перехода от искусства к технологии фактически создал современную человеческую цивилизацию, сделал возможным её дальнейшее развитие и совершенствование.

По большому счету, технология присутствует во всем живом, поскольку всё живое, так или иначе, производит переработку продуктов питания в продукты жизнедеятельности (отходы).

Однако началом технологии человека стоит считать первый опыт улучшения свойств первых инструментов, будь то палка-копалка или кремневый нож.

Касаясь технологии как процесса — одной из первых (но до сих пор значимой!) технологией является процесс добычи первобытным человеком огня посредством трения.

Со временем технологии претерпели значительные изменения, и если когда-то технология подразумевала под собой простой навык, то в настоящее время технология — это сложный комплекс знаний ноу-хау, полученных порою с помощью дорогостоящих исследований.

^ Высо́кие техноло́гии (англ. high technology, high tech, hi-tech) — наиболее новые и прогрессивные технологии современности. Переход к использованию высоких технологий и соответствующей им техники является важнейшим звеном научно-технической революции (НТР) на современном этапе. К высоким технологиям обычно относят самые наукоёмкие отрасли промышленности.

Технология, как наука, рассматривает способы воздействия на сырье, материалы и полуфабрикаты соответствующими орудиями производства.

^ Производственный процесс - совокупность действий по превращению сырья, материалов в полезную для человека продукцию.

Технологический процесс - часть производственного процесса непосредственно связанная с изменением свойств сырья и материалов и их определением (контроль).

^ Технологическая операция - это часть технологического процесса, производимая непрерывно на одном рабочем месте.

Операция обычно осуществляется при воздействии на обрабатываемое изделие тем или иным методом обработки, использующим известные физические, химические, биологические явления.

^ Методы обработки - это структурные элементы технологического процесса, объединение которых в определенную последовательность позволяет достичь требуемых параметров изделия при минимизации затрат на производство.

Поэтому каждый метод нужно характеризовать его технологическими возможностями - получаемыми свойствами материалов, возможностями формообразования, достижимыми размерами, точностью и шероховатостью поверхностей изделий.

Для минимизации затрат при реализации метода необходимо знание об управляющих параметрах процесса, возможностях его регулирования, о материальных, энергетических и информационных потоках при его реализации.

^ Технология важнейших отраслей промышленности рассматривает основные методы обработки, используемые в производстве машин, аппаратов, приборов, т.е. той техники с помощью которой человек преобразует природу.
Металлы и сплавы

Что такое химические элементы? Это элементы, которые в свободном состоянии образуют простые вещества, имеющие металлическую связь.

Людям известно 110 химических элементов. Из них 88 являются металлами и только 22 элемента – неметаллы.

Еще с доисторических времен человеку были известны такие металлы, как медь, серебро, золото. В течение древних и средних веков считалось, что в природе есть только семь металлов, это медь, серебро, золото, олово, железо, свинец и ртуть. Михаил Васильевич Ломоносов так определял металл: «Это светлое тело, которое ковать можно». Ученый относил к металлам все вышеперечисленные элементы, кроме ртути. На основе периодического закона Дмитрий Иванович Менделеев открыл металлы галлий, скандий и германий. В середине XX века проводились ядерные реакции, которые помогли открыть трансурановые элементы. Это радиоактивные металлы, которые не существуют в природе.

Сегодня современная металлургия способна получить более 60 металлов. На их основе получается свыше 5000 сплавов.
Что представляет собой структура металла? В ее основе – кристаллическая решетка, состоящая из положительных ионов. Эта решетка погружена в плотный газ, который состоит из подвижных электронов. Данные электроны компенсируют силу электрического отталкивания, создающуюся между положительными ионами. Так электроны связывают ионы в твердые тела.
Этот вид химической связи называется металлической связью. Она обуславливает самые важные физические свойства всех металлов: электропроводность, пластичность, металлический блеск, теплопроводность.
Пластичность представляет собой способность металла менять форму при ударах, а также вытягиваться в проволоку и раскатываться в тонкие листы. В этих случаях смещаются атомы и ионы кристаллической решетки. Но связи между ними не прерываются, потому что в соответствии с ними перемещаются электроны, которые образуют эту связь. Пластичность металлов изменяется от большей к меньшей в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe.

Например, золото прокатывают в лист, который толщиной не более 0,003 мм. Такие листы используются для золочения.
Почему металлы имеют высокую электропроводность? В их составе присутствуют свободные электроны, которые при малейшей разнице потенциалов переходят к положительному полюсу от отрицательного. Если температура повышается, колебания атомов металлов и ионов увеличиваются. Это затрудняет электронам движение, что приводит, в свою очередь, к уменьшению электропроводности. Низкие температуры, наоборот, провоцируют уменьшение колебательного движения атомов и ионов, таким образом, электропроводность увеличивается. При приближении к абсолютному нулю металлы почти полностью теряют электрическое сопротивление.

Лучшими проводниками электричества является серебро, потом медь, алюминий, золото, железо. По такому же принципу меняется теплопроводность металла. Она вызывается большой подвижностью свободных электронов, а также колебательными движениями ионов. С помощью этого процесса температура массы металла быстро выравнивается.
Металлический блеск также привязан к наличию свободных электронов.
Другие физические свойства металлов также представляют немалый интерес. Особенно это касается плотности, твердости и температуры плавления. Литий является наиболее легким из всех металлов, он имеет плотность 0,53 г/см3. Самым же тяжелым является осмий - 22,6 г/см3. Все металлы, имеющие плотность ниже 5 г/см 3, называют легкими, другие – тяжелыми. Температура плавления металлов может быть самой разной. Так, например, галлий или цезий расплавится у вас на ладони, а к вольфраму пришлось бы применить температуру +3410° С. В обычных условиях только один металл имеет жидкое состояние – это ртуть. В парообразном состоянии кристаллическая решетка металлов разрушается, и все они становятся одноатомными.
Кроме прочего, металлы отличаются друг от друга по твердости. Хром – самый твердый металл, он способен резать стекло. Цезий и рубидий без труда разрежутся ножом. Твердость, температура плавления и прочность металла зависят от того, насколько прочна его металлическая связь. У тяжелых металлов такая связь особенно велика.

В технике и технических науках все сплавы, имеющие в основе железо (сталь, чугун), а также и само железо, именуют черными металлами. Все другие металлы называют цветными. Есть и иные классификации металлов.
Чем определяются химические свойства металла? Он имеет слабую связь валентных электронов и ядра атома. Атомы превращаются в ионы, заряженные положительно, легко отдавая электроны. Именно поэтому металл является хорошим восстановителем. Это самое общее и главное химическое свойство всех металлов. Понятно, что металлы, являясь восстановителями, должны вступать в реакцию с разными окислителями. Это могут быть как простые вещества, являющиеся неметаллами, так и соли менее активных металлов, кислоты и иные вещества. Если металл соединяется с кислородом, то получается оксид, если с галогеном – то галогенид, если с серой – то сульфид, если с азотом – то нитрид, если с фосфором – то фосфид, если с углеродом – то борид, если с водородом – то гидрид и тому подобное. Многие эти соединения активно используются в технике.

Свойства металлов, которые мы рассмотрели, связаны с отдачей электронов при химических реакциях. Они носят названия металлических свойств. В той или иной степени эти свойства имеют все химические элементы. О металлических свойствах можно судить, если сопоставить электроотрицательность элементов. Такая величина выражается в условных единицах и определяет способность атома молекулы притягивать к себе электроны. Чем меньшую электроотрицательность имеют элементы, тем ярче выражены их металлические свойства.

^ Машиностроительные материалы

Технический уровень машин, аппаратов, приборов во многом определяется свойствами материалов, из которых изготовлены их отдельные элементы – детали. Спектр существующих материалов чрезвычайно широк и выбор оптимального материала для тех или иных условий применения может быть достаточно сложной задачей.

Например, мост можно построить из низкоуглеродистой стали обыкновенного качества, из высоколегированной сверхпрочной стали, из нержавеющей стали, из алюминиевого сплава и т.д. В различных вариантах, он будет иметь разный срок службы, стоимость изготовления, стоимость обслуживания. В настоящее время, применяют стали обыкновенного качества, что определяется именно экономическими преимуществами.

В то же время существуют технические объекты, создание которых было бы невозможно без разработки специальных материалов, альтернативы которым может и не существовать и, приходится мириться с их, иногда, даже чрезвычайно высокой стоимостью. Это материалы космической техники (например, керамика ракетных сопел и газовых рулей), атомной промышленности (например, циркониевые оболочки тепловыделяющих элементов атомных реакторов, гадолиниевые экраны нейтронной защиты и т.д.).

И даже в этих областях техники ведется поиск новых альтернативных материалов, повышающих как технические характеристики объекта, так и его экономическую эффективность.


  1. ^ Литейные технологии.

Литьё - получение изделий путем заливки жидкого металла в формы и его последующего затвердевания.

Теоретически, литьем можно получить сколь угодно сложное по форме изделие. На практике, литьё, как и все методы формообразования, имеет существенные ограничения.

Они связаны:

- с трудностями изготовления формы для заливки жидкого металла;

- с невозможностью заполнения жидким металлом сколь угодно тонкого рельефа; это технологическое свойство металла, называемое "жидкотекучестью", связано с вязкостью жидкого металла, его поверхностным натяжением, смачиваемостью материала формы жидким металлом и рядом других факторов;

- с усадкой металла при застывании, которая определяется разностью объемов, занимаемых жидким и затвердевшим металлом и изменением его объема (размеров) при охлаждении до комнатной температуры. Усадка, а особенно неравномерное охлаждение отливки в форме, приводит к ее короблению, возникновению внутренних напряжений, а, иногда, даже к разрушению.

Однако литьё позволяет получать самые сложные по форме изделия, в том числе и произведения искусства…

Литьё - древнейший технологический процесс. Одно из чудес света в античные времена -статуя Зевса была изготовлена литьем по выплавляемой модели. В средние века литьем изготавливали колокола для церквей, пушки, монументы и т.д.

Обобщенная структура процессов литейного производства.

Изготовление моделей Изготовление стержней

Изготовление формы

Плавка металла Заливка формы

Извлечение отливки

Отрезка прибыли и литников

Теоретически, литьем можно получить сколь угодно сложное по форме изделие. На практике, литьё, как и все методы формообразования, имеет существенные ограничения.

Они связаны:

- с трудностями изготовления формы для заливки жидкого металла;

- с невозможностью заполнения жидким металлом сколь угодно тонкого рельефа; это технологическое свойство металла, называемое

"жидкотекучестью", связано с вязкостью жидкого металла, его поверхностным натяжением, смачиваемостью материала формы жидким металлом и рядом других факторов;

- с усадкой металла при застывании, которая определяется разностью объемов, занимаемых жидким и затвердевшим металлом и изменением его объема (размеров) при охлаждении до комнатной температуры. Усадка, а особенно неравномерное охлаждение отливки в форме, приводит к ее короблению, возникновению внутренних напряжений, а, иногда, даже к разрушению.
  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

История развития технологий iconСреди негативных последствий развития современных информационных...
Вторжение информационных технологий в частную жизнь людей, доступность личной информации для общества и государства

История развития технологий iconФакультет социальных технологий пгту региональное отделение российской...
«индустрия туризма и гостеприимства как фактор социально -экрономического развития региона», которая состоится на базе Факультета...

История развития технологий iconОтветы на билеты к экзамену по курсу “всемирная история”
История подразделяется и по широте изучения объекта: история мира в целом (всемирная или всеобщая история); история мировых цивилизаций;...

История развития технологий iconРоссийская ассоциация содействия науке киевский национальный университет...
Конференции – публикация результатов научных исследований ведущих ученых, аспирантов, докторантов, студентов вузов и ссузов; поиск...

История развития технологий iconРоссийская ассоциация содействия науке киевский национальный университет...
Конференции – публикация результатов научных исследований ведущих ученых, аспирантов, докторантов, студентов вузов и ссузов; поиск...

История развития технологий iconЯрослав Пеликан Христианская традиция: История развития вероучения....
Ярослава Пеликана «Христианская традиция: История развития вероучения» (1971-1989) осуществлено в рамках совместного научно-издательского...

История развития технологий iconЛекция 9 Тема 10. История развития информатики
Условное расположение эпохальных событий развития элементов информатики на временнόй оси

История развития технологий iconЛекция от 13. 03. 2013 г. История изобразительного искусства
Развитие человеческого сознания от религиозно-мифологического к научному и эстетическому. Культурно-исторические эпохи как связь...

История развития технологий iconПлан изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению) История...
Современное состояние промысла (выпускаемая продукция и его местоположение); перспективы развития промысла

История развития технологий icon1. предмет курса «История Беларуси и всемирной цивилизации». Место...
Ствование о прошедшем, об узнан- ном, исследованном. Имеет много определе­ний, но прежде всего это процесс развития в природе и обществе;...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов