33. Изготовление стальных изделий. Различают следующие виды обработки металла давлени­ем: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка.

При прокатке стальной слиток пропускают между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего заготовка уменьшается в сечении, вытягивается и в зависимости от профиля прокатных валков приобретает заданную форму (профиль). Прокатывают сталь в основном в горячем состоянии.Прокатывают металл в холодном и горячем состоянии. Холодный прокат применяют для металлов, обладающих высокой пластичностью (свинец, олово), или для получения тончайших стальных листов (по причине их быстрого остывания). Однако подавляющее большинство стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при температуре 900...1250°С. Способом прокатки получают большинство стальных строительных изделий: балки, рельсы, листовую и прутковую сталь, арматуру трубы.

При волочении заготовка последовательно протягивается через от­верстия размером меньше сечения заготовки, вследствие чего заготовка обжимается и вытягивается. При волочении в стали появляется так называемый наклеп, который повышает ее твердость, но снижает пластичность и вязкость. Явление наклепа вызывает старение стали — структурные изменения, повышающие ее хрупкость. Волочение стали обычно производят в холодном состоянии, при этом получают изделия точных профилей с чистой и гладкой поверхно­стью. Способом волочения изготовляют проволоку, трубы малого ди­аметра, а также прутки круглого, квадратного и шестиугольного сечения.

Ковка — обработка раскаленной стали повторяющимися ударами молота для придания заготовке заданной формы. Ковка может быть свободная, когда металл при ударе молота имеет возможность свободно растекаться во все стороны, и штампованная. В условиях строительства пользуются преимущественно свободной ковкой для изготовления различных деталей (болтов, скоб, анкеров), для пробивки отверстий, рубки и резки металла. Клепка также относится к операциям ковки. В настоящее время ковку производят посредством механических молотов.

Штамповка — разновидность ковки, при которой сталь, растяги­ваясь под ударами молота, заполняет форму штампа. Штамповка мо­жет быть горячей и холодной. Этим способом можно получать изделия очень точных размеров.

Прессование представляет собой процесс выдавливания находя­щейся в контейнере стали через выходное отверстие матрицы. Исходным материалом для прессования служит литье или прокатные заготовки. Этим способом можно получать профили различного се­чения, в том числе прутки, трубы небольшого диаметра и разнообраз­ные фасонные профили.

Холодное профилирование — процесс деформирования листовой или круглой стали на прокатных станах. Из листовой стали получают гнутые профили с различной конфигурацией в поперечнике, а из круглых стержней на станках холодного профилирования путем сплющивания — упрочненную холодносплющенную арматуру.

Термическая обработка стали — это процесс нагрева и охлаж­дения для улучшения физико-механических свойств стали и измене­ния ее структуры. Назначение термообработки металлов – получение требуемой твёрдости, улучшение прочностных характеристик металлов и сплавов. Основными видами термической обработки стали являются закалка, отпуск, отжиг и нормализация.

Отжиг— процесс нагрева сталей с последующим медленным охлаждением. Отжиг осуществляют для улучшения обрабатываемости, повы­шения пластичности и устранения некоторых дефектов от предыду­щей горячей обработки.

Закалка — процесс нагрева, а затем быстрого охлаждения после которого материал находится в неравновесном структурном состоя­нии, не свойственном стали при нормальной температуре (20 °С).

Закалка увеличивает твердость, прочность и износостойкость. После закалки сталь становится хрупкой.

Отпуск — финишная термическая обработка, которая заклю­чается в нагреве закаленной стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе или в воде. После отпуска снижается хрупкость и повышается пластичность закаленной стали.

Нормализация стали является разновидностью отжига. Норма­лизация заключается в нагреве стали до температуры ниже темпера­туры закалки, незначительной выдержке при этой температуре и ох­лаждении на воздухе. При такой термической обработке стали повышается прочность, твердость и ударная вязкость, облегчается ме­ханическая обработка резанием.

Нормализированная сталь имеет более высокие пределы текуче­сти и прочности по сравнению с отожженным металлом. Нормализация экономичнее отжига, так как сталь охлаждается за пределами печи.

Для увеличения прочности и твердости поверхностных слоев стальных изделий при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины производят поверхностную закалку, т.е. закалку не на полную глубину, а также цементацию, азотирование, цианирование.

Старение — нагрев закаленной стали до определенных температур с продолжительной выдержкой. Старение применяют для стабилизации размеров, снятия литейных напряжений и получения необходимых свойств у жаропрочных сталей.

34. Сварка стали нарушает целостность защитного слоя металла, и провоцирует раннее возникновение коррозии. Кроме того, сварные швы, представляют собой не слишком эстетичное зрелище. Потребности современного производства потребовали новых способов соединения металлических деталей. Дуга горит между электродом и свариваемыми деталями, расплавляя их кромки. Расплавленный метал остывает, образуя сварной шов.

Одним из способов является изготовление крепежных деталей и соединительных элементов, закрепляющихся болтами. Подобный вид крепежей позволяет выравнивать отклонения в конструкциях в диапазоне +/- 5°. Соединительные детали представлены в широком ассортименте, позволяющим реализовать любые конструкторские задачи. Наиболее наглядным примером подобных конструкций являются перила и поручни из стали.

Еще один высокоэффективный способ соединения деталей представлен рядом универсальных клеев по металлу. Какой бы не являлась основа состава подобного клея, к нему предъявляются следующие основные требования: быстрое схватывание и сопротивление сдвигу, ударопрочность, отсутствие растяжения и расслаивания. Наиболее распространены современные клеи: одно- и двухкомпонентные, анаэробные, цианакрилатные.

При помощи стыковочных деталей и универсальных клеев можно собрать конструкции из стали по проектам любой сложности. Благодаря компьютерному моделированию и современным электронным станкам, создаются даже самые замысловатые детали, позволяющие применять индивидуальные решения.

35. Металлы – наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в строительстве. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства

Сталь. В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.

Изготавливают – арматуру(стержневая, проволочная),сталь листовая, угловые профили, швеллеры, двутавры, трубы (круглые, квадратные)

Чугун. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. (тяжелый, хрупкий)

Цветные металлы и сплавы. Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы. (медь-прочность невысокая, латунь, бронза, алюминий- легкий металл, обладающий низкой прочностью при растяжении, титан-высокой коррозионной стойкости, меньшей плотности по сравнению со сталью, высоким прочностным свойствам, повышенной теплостойкости. На его основе создаются легкие и прочные конструкции с уменьшенными габаритами, способные работать при повышенных температурах.

36. Теплоизоляционными материалами называют материалы, предназ­наченные для минимизации теплообмена с окружающей средой че­рез ограждающие конструкции зданий и поверхности тепловых агре­гатов и трубопроводов.

По назначению делят на общестроительные и монтажные (для агрегатов и трубопроводов).

По составу исходного сырья бывают неорганические и органические; это определяет их рабочие температуры, склонность к возгоранию и долговечность. Из­готовляют также и комбинированные материалы, состоящие из орга­нического и неорганического сырья (фибролит).

По внешнему виду и форме могут быть сыпучие и штучные. Сыпучие материалы представляют собой рыхлые массы порошко­образного, зернистого или волокнистого строения. Штучные теплоизоляционные материалы — жесткие и гибкие из­делия различной формы: плиты, маты, блоки, скорлупы.

Основной признак ТМ — высокое содержание воздуха в объеме материала. Движение воздуха способствует намного более интенсивному теплообмену, поэтому теплоизоляционный ма­териал должен состоять в основном из воздуха, лишенного способно­сти перемещаться. Это возможно, когда материал имеет следующее строение:

• мелкопористое ячеистое (как пена);

• волокнистое (как вата);

• зернистое (воздух находится в межзерновом пространстве);

• пластинчатое (воздушные прослойки заключены между листка­ми материала).

Номенклатура теплоизоляционных материалов довольно широка. Но около 90 % от общего объема применения в строительстве состав­ляют два вида изделий: из искусственных минеральных волокон — минераловатные (около 70 %) и ячеистых пластмасс — пенопластов (около 20 %).

Неорганические материалы изготовляют из минерального сырья (горных пород, шлаков, стекла, вяжущих веществ, асбеста). Они теплостойки, негорючи, не подвержены загниванию.

Минераловатные изделия получают на основе коротких и очень тонких минеральных волокон (мин ваты), скрепляемых в изделия с помощью связующего или др способами.

Пеностекло (ячеистое стекло) — материал, получаемый термиче­ской обработкой порошкообразного стекла (обычно стеклобой), смешанного с порошком газообразователя (мел, известняк)

Теплоизоляционные бетоны — бе­тоны плотностью не более 500 кг/м³

Монтажная теплоизоляция – специальная группа неорганических теплоизоляционных материалов (засыпки и мастики) и готовых изделий (листы, плиты, скорлупы), используемых для изоляции трубопроводов и агрегатов с высокими температурами поверхности.

Асбестовый картон и бумагу изготовляют из 0..2 групп асбеста с использованием органических клеев (крахмала, казеина).

Асбестосодержащие смешанные материалы представляют собой порошки из асбеста с различными добавками (слюда, диатомит) и мин. вяжущих.

Для высокотемпературной теплоизоляции (1000°С и более) при­меняют пенокерамические материалы и легковесные огнеупоры.

Органические теплоизоляционные материалы получают как из при­родного сырья (древесины, сельскохозяйственных отходов, торфа), так и на основе синтетических полимеров.

Материалы из сельскохозяйственных отходов, камыша, торфа — местные теплоизоляционные материалы. У них не очень высокие строительно-технические характеристики и неболь­шая долговечность, но они выгодны экономически.

Материалы на основе древесного сырья: изо­ляционные ДВП, фибролит и арболит имеют более высокие технические характеристики и соответст­венно находят большее применение в строительстве, в частности для малоэтажных зданий.

Изоляционные ДВП (мягкие и полутвер­дые) изготовляют из неделовой древесины, измельчая ее в воде на отдельные волокна.

Фибролит и арболит — материалы из древесной стружки (фибро­лит) и опилок и щепы (арболит) на цементном вяжущем; благодаря этому у них пониженная горючесть и повышенная биостойкость по сравнению с другими древесными материалами.

Полимерные теплоизоляционные матери­ал: пенопласты, поропласты и сотопласты — широко применяются в строительстве.

Пенопласты — листовые и фасонные изделия — получают вспениванием различных полимеров (пенополистирол, беспрессовый пенополистирол, прессовый (экструзионный), пенополивинилхлорид, пенополиэтилен)

Заливочные пенопласты — жидковязкие олигомерные смолы, за­ливаемые в пазухи, оставленные в изолируемой конструкции, вспу­чивающиеся и отверждающиеся в них.

Фенольный пенопласт используется при произ­водстве трехслойных легких панелей типа «сэндвич»: два металличе­ских листа, между которыми заключен пенопласт.

Пенополиуретаны, обладающие низкой плотностью (30...50 кг/м³) и низ­кой теплопроводностью при достаточно высокой прочности. Пенополиуретаны могут быть как жесткими, так и эластичными. Они, как и фенольные пенопласты, применяются для изготовления трехслой­ных конструкций. Выпускается специальный вид пенополиуретана — монтажная пена.

Сотопласты получают, пропитывая синтетическими клеями и склеивая гофрированные листы бумаги или ткани так, что образуется жесткая конструкция наподобие пчелиных сот. Применяют сотопласты в конструкциях дверей, перегородок.

Строительная акустика решает проблемы обеспечения нормального звукового режима в помещениях самого разного назна­чения. Главная задача современной строительной акустики — сни­жение уровня шумового загрязнения помещений.

Акустическими материалами называют материалы, способные по­глощать звуковую энергию, снижая уровень силы отраженного звука и/или препятствуя передаче звука по конструкции. По этому призна­ку акустические материалы делят на звукопоглощающие и звукоизо­ляционные.

Звукопоглощающие материалы имеют большое количество откры­тых, сообщающихся друг с другом пор. Строение звукопоглощающих материалов может быть во­локнистое, зернистое или ячеистое.

В современном строительстве в роли эффективных звукопогло­щающих материалов используются минераловатные плиты(для устр-ва звукопоглощ потолков).

Другой не менее распространенный вид акустических плит — пер­форированные гипсовые плиты.

Для улучшения акустических свойств помещений применяются специальные штукатурки на пористых заполнителях

Звукоизоляционные материалы применяют для снижения уровня ударных и вибрационных шумов, передающихся через строительные конструкции; звукоотражающие экраны - Их ставят вдоль транспортных (авто- и ж/д) трасс, проходящих через жилые рай­оны; стеклопакеты.