История ОМД
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Факультет «Физико-металлургический»
Кафедра
«ОМД»
РЕФЕРАТ
«История развития техники в области обработки металлов »
по курсу
«Современные проблемы науки и производства»
Проверил
доцент кафедры ОМД
А.П. Пелленен
_________________2011г.
Автор
студент группы ФМ-109
Е.В. Храмков
___________________2011 г.
Челябинск
2011
Оглавление
Введение 3
ЗАРОЖДЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИКИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (с древнейших времен до XV в.) 5
СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 5
ТЕХНИКА ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 8
РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ В ПЕРИОД МАНУФАКТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (XVII.-конец XVIII в.) 13
КАЧЕСТВЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ И МЕТАЛЛООБРАБОТКЕ 13
ТЕХНИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА 15
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ ВОЛОЧИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ ВОДОДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРИВОДА 18
ТЕХНИКА ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ В ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ МАШИННО-ФАБРИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА (конец XVIII - 70-е годы XIX вв.) 23
ТЕХНИКА ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА ПРОИЗВОДСТВА К НЕПРЕРЫВНЫМ ПРОЦЕССАМ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ (70-е годы XIX — вторая половина XX в.) 27
Заключение 29
ЛИТЕРАТУРА 31
Введение
Тысячи лет назад люди открыли металлургию, создали разнообразные способы обработки металлов и сплавов, воплощая их в жизненно необходимые им орудия труда, оружие, предметы домашнего обихода и высокохудожественные произведения прикладного искусства.
Металлические орудия труда ускорили социальный прогресс человеческого общества. Именно в эпоху раннего металла возникают древневосточные государства, ускорившие процесс распространения металлургии. Металл становится важнейшим фактором технического и культурного развития древних цивилизаций. Появившиеся вначале медные и бронзовые орудия труда, с которых собственно и начался процесс замены каменных орудий труда металлическими, однако еще не могли оказать большого влияния на хозяйственную сторону жизни первобытного общества.
История становления и развития металлургии неразрывно связана со способами и процессами обработки металлов давлением, зарождение которых относится к появлению первых металлических изделий на земле. Наиболее ранним и важнейшим способом была ковка, появление которой совпало с периодом перехода человечества от каменного века к бронзовому веку. Ковка была первым процессом, которым люди начали пользоваться для обработки самородной меди до того, как была освоена выплавка ее из руды. К числу древнейших способов обработки металлов давлением относятся также штамповка и волочение металлов, получивших широкое распространение еще в период рабовладельческого способа производства.
Эти первые способы обработки металлов давлением непрерывно совершенствовались. На их основе создавались ковочные молоты, чеканочные и штамповочные машины, волочильные станы, все более широко распространявшиеся в различных областях материального производства. С накоплением технических знаний и производственного опыта, изобретательная мысль неустанно работала над созданием новых способов и процессов обработки металлов давлением. В результате, в период мануфактуры появился высокоэффективный процесс прокатки металлов, ставший в условиях машинно-фабричного производства одним из основных в металлургической и металлообрабатывающей технологии.
Необходимо
подчеркнуть, что все названные
выше способы обработки металлов
давлением, в том числе древнейшие
из них не потеряли своего практического
значения до сих пор. Более того,
по мере развития науки и техники
они непрерывно совершенствуются и
воплощаются в новейших технических
средствах, мощных машинах и оборудовании,
оснащенных, как правило, системами
комплексной механизации и
Обработка металлов давлением — комплекс технологических процессов, основанных на пластических свойствах металлов и их сплавов, под которыми понимается способность твердого тела необратимо изменять свою форму и размеры без разрушения.
Значение
обработки металлов давлением в
современной технике и
ЗАРОЖДЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИКИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (с древнейших времен до XV в.)
СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Ковка — древнейший способ обработки металлов давлением. Его появление совпадает с периодом перехода человечества от каменного века к бронзовому. Самородная медь была первым металлом, который вошел в обиход древних народов именно благодаря применению ковки. Освоение способа обработки самородного металла ковкой, неразрывно связано с длительным накоплением человеком навыков и опыта, связанных с изготовлением каменных орудий труда и оружия путем обработки камня "обивкой" каменным же молотом. Самородная медь, которую первобытные люди вначале тоже считали разновидностью камня, при ударах каменного молота не давала характерных для камня (кремень) сколов, а изменяла свою форму и размеры без нарушения сплошности материала. Это замечательное технологическое свойство "нового камня" явилось мощнейшим стимулом добычи самородного металла и использования его человеком. Кроме того, было замечено, что ковка повышает твердость и прочность металла и играет важнейшую роль в создании более эффективных орудий труда и оружия. Ковка была первым и единственным в первое время способом повышения твердости меди.
Современная историческая наука связывает зарождение техники ковки металлов с развитием ранних очагов металлургии в древнейших районах Средней Азии и Ближнего Востока. Такими районами были Анатолия, междуречье Тигра и Евфрата и долина Нила. Время появления и применения некоторых видов и приемов холодной, а затем и горячей ковки относят к VII—VI тыс. до н.э.
В
качестве молота вначале применяли
обычные куски твердого камня. Первобытный
умелец, зажимая камень в руке, наносил
им удары по куску самородного
или выплавленного из руды металла.
Такая примитивная техника
Еще и сегодня приходится удивляться искусству древних египетских кузнецов, в совершенстве владевших техникой получения тонкого листового золота и фольги, толщиной от 0,09 до 0,1 мм и даже более тонких . размеров. Здесь налицо умение кузнецов подбирать для изготовления молотов и наковален твердые и высокопрочные породы каменных материалов, придавать рабочим инструментам определенную форму, ровную и хорошо отполированную поверхность [7]. Примитивная техника ковки металла с помощью каменного молота без ; рукоятки сохранилась до последнего времени у некоторых африканских племен. Зарисовка (рисунок 2) показывает каменную наковальню, на которой производится ковка нагретого железа. В правой руке у кузнеца каменный молот, другой рукой он поддерживает на наковальне железную заготовку. Кузнец работает с подмастерьем, осуществляющим с помощью примитивных воздуходувных мехов подачу воздуха в костер [28, с. 115].
Рисунок 2. - Простейший способ горячей ковки железа
Здесь мы не видим обычных для кузнечного ремесла более позднего времени приспособлений и инструментов — массивной, определенной конфигурации железной наковальни, собственно молота с рукояткой, шарнирных клещей. Их эволюция была длительной и неразрывно связанной с развитием металлургии. Появление молота с рукояткой на первых лорах преследовало цель защитить руку кузнеца от повреждения. Затем было замечено, что эти молоты, обеспечивают получение более сильных. Ударов за счет увеличения на величину длины рукоятки, плеча действия бойка молота (до этого плечо соответствовало длине вытянутой руки). Масса ручных молотов, ограничивалась силой мускулов человека и обычно не превышала 10 кг. Для этих, наиболее тяжелых ручных молотов молотовища изготовлялись длиной до 500—600 мм [28]. Каменные молоты применялись преимущественно для обработки мягких, пластичных металлов — меди, золота, серебра и их сплавов.
Техника
ручной ковки удовлетворяла
С
появлением вододействующих механических
молотов были созданы предпосылки
для дальнейшего развития металлургического
и металлообрабатывающего производств.
Механические молоты дали возможность
обрабатывать крупные крицы железа,
изготовлять разнообразные
По имеющимся данным, в XIV в. в графстве Марк (Швеция) в железоделательных производствах применялись хвостовые молоты, с помощью которых отковывался полосовой металл. Молот делал около 120 ударов в минуту и обладал массой около 80 кг [34, с. 48]. С этого времени в западноевропейской металлургии распространяется гидравлический двигатель, ставший важным фактором качественного преобразования технологии ковки металлов [35]. Однако широкое распространение вододействующие молоты получили с XV—XVI вв. в период становления и развития мануфактурного производства.
ТЕХНИКА ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Формирование и развитие техники волочения металлов происходило под влиянием все возраставшего потребления проволоки и проволочных изделий, широко применявшихся в выделке разнообразных ювелирных изделий и предметов быта. Производство ювелирных изделий, шитых золотом одежд получило широкий размах особенно в рабовладельческий период. Ювелирные ремесла потребляли огромное количество благородных металлов и их сплавов. Золотая и серебряная проволока применялась также в качестве эквивалента стоимости в торговле. Спрос на проволоку способствовал совершенствованию техники волочильного производства.
Наиболее
древние образцы проволоки
Волоченая проволока применялась не только для украшений и предметов роскоши. Представляют интерес находки совершенно новой для того времени проволочной продукции — проволочных тросов. Два из известных нам ранних образцов бронзовых тросов относятся к VIII и V вв. до н.э. Установлено, что в IV в. до н.э. с проволочными тросами были знакомы китайские ремесленники [3]. Появление проволочных тросов свидетельствует о расширении сферы потребления проволоки, т.е. об использовании ее и в технике. По всей вероятности, тросы применялись в строительных работах для поднятия или перемещения тяжестей.
Высокий
уровень металлообработки в Греции
и Римской империи оказал влияние
на соседние страны Западной Европы. В
первых веках нашей эры в Западной
Европе, вступившей на путь феодального
развития, образовались новые районы
высокоразвитого
Установлено, что наиболее ранние образцы проволоки изготовлены ковкой. Как правило, поверхность такой проволоки неровная, форма и площадь ее поперечного сечения по длине неодинаковая. Попытки облегчить кропотливый и тяжелый труд, желание производить более изящную и тонкую проволоку привели к тому, что постепенно (к IV тыс. до н.э.) был выработан новый способ обработки проволоки. Для сглаживания неровностей, калибрования и уплотнения проволоки, ее стали проталкивать через отверстия в твердых материалах. Образцы такой проволоки из золота, датируемые IV тыс. до н.э., найдены в Египте. Впоследствии эта операция полирования и выравнивания поверхности проволоки развивалась в волочение. Считают, что в самом примитивном виде способ волочения начали применять в древнейший период (еще до появления металлических орудий) для отделки стержней дротиков и гарпунов. Стержни изготовляли из сырого дерева и затем калибровали протаскиванием (волочением) через костяные выпрямители..
Можно предположить, что в дальнейшем аналогичное калибрование стали применять и к кованым пруткам из цветных металлов, используя деревянные калибры. В результате такой протяжки можно было сделать поверхность прутка гладкой и полированной. Подобные калибры изготовляли, вероятно, из твердых деревянных досок путем выжигания в них конических отверстий. Если дерево было твердым и отверстие калибра несколько меньшим, чем диаметр прутка, то пруток, неоднократно протянутый через отверстие, делался тоньше, удлиняясь. Таким образом, происходило волочение. Дерево, обладающее низкой стойкостью на истирание, впоследствии было заменено другими, более прочными материалами, например кремнем.
Волочильный камень из Наохваму — одна из известных нам находок волочильного инструмента древнего периода. Волока представляет собой плоский камень из яшмы с несколькими отверстиями. Внутренняя форма отверстия напоминает современный глазок для волочения проволоки — два перевернутых усеченных конуса[48, с. 18].
Огромным
шагом вперед в развитии техники
волочения было использование более
эффективного железного (стального) волочильного
инструмента. Наиболее древними экспонатами
могут служить две
Наиболее простое приспособление для протяжки проволоки состояло из волоки, которую прикрепляли к опоре, и инструмента (клещей) для захватывания заостренного конца проволоки. Простейший способ ручного волочения сохранился до последнего времени у одного из негритянских племен Танганьики. Приспособление состоит из врытого в землю столбика высотой 600 мм и диаметром 70 мм. В верхней части столбика сделаны вертикальный вырез и глубокая выемка для волоки. Высота волоки 8 мм. Можно предположить, что подобные приспособления для волочения проволоки применялись у народов Африки и в древности. Приведенные данные показывают, что уровень техники изготовления инструмента, например в X в., мог обеспечить волочильное производство качественными стальными досками, пригодными для волочения не только цветных и благородных металлов, но и железа.
В X—XIII вв. волочение проволоки было важной отраслью металлообрабатывающего производства в Западной Европе. Здесь в это время создаются цеховые объединения волочильщиков проволоки. Продукция этих цехов — медная, бронзовая и железная. Проволока шла для изготовления предметов быта: иголок, булавок, заклепок, гвоздей, кардных щеток и т.п.
В простейших волочильных приспособлениях далекого прошлого усилие волочения передавалось непосредственно мускулами рук человека. Впоследствии этот способ был несколько усовершенствован благодаря применению так называемого волочильного приспособления с качающимся сиденьем (рисунок 2).
Рисунок 2. - Волочение проволоки на приспособлении с качающимся сиденьем
До
нас дошло старинное
Ручной рычажно-клещевой станок представлял собой наклонный деревянный стол, к которому крепилась волочильная доска. Перед ней на металлической плите располагались клещи, соединенные с малым плечом рычага. Свободное плечо рычага служило рукояткой, на которую волочильщик действовал мускульной силой и собственным весом, отчего малое плечо отклонялось, увлекая за собой клещи с проволокой. Крупный шаг вперед в технике волочения был сделан в результате создания волочильных устройств с вращательным движением тягового устройства.
Появление первых волочильных станков с вращательным движением рабочего механизма зарубежные историки относят к XIV в. и связывают их изобретение с именем Рудольфа (Германия). Однако как показали исследования советских ученых, волочение проволоки на аналогичных станках было известно значительно раньше. Мастера-ювелиры Киевской Руси еще в X в. применяли для волочения толстой проволоки из цветных металлов специальное устройство — волочильную скамью, позволившую получать длинные отрезки медной проволоки.
На одном конце такой скамьи [50—51] находилась волока, а на другом — деревянный ворот с ремнем или веревкой. К ремню через кольцо прикреплялись клещи, которыми захватывался конец заготовки. При вращении ворота ремень наматывался на его вал (барабан), увлекая за собой клещи с протягиваемой проволокой.
С
середины XIV в. в западноевропейском
проволочном производстве наметились
крупные качественные сдвиги, связанные
с использованием Для привода волочильных
станков вододействующих энергетических
установок и механизацией наиболее трудоемких
технологических операций. Однако в условиях
феодального способа производства процесс
технического совершенствования шел медленно
и коснулся лишь единичных предприятий.
Глубокие преобразования в технике волочения
металлов произошли позже, в период развития
и становления мануфактур.
РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ В ПЕРИОД МАНУФАКТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (XVII.-конец XVIII в.)
КАЧЕСТВЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ И МЕТАЛЛООБРАБОТКЕ
Характерная особенность рассматриваемого периода — распространение во многих странах Европы мануфактурных предприятий. Их возникновение было связано с ростом ремесла, товарного производства, обусловивших дифференциацию мелких товаропроизводителей, появление мастерских с наемными рабочими.
Мануфактура привела к значительному повышению производительности общественного труда и создала предпосылки для развития крупного машинного производства. С мануфактурой связано техническое развитие производства на основе усовершенствования орудий труда, специализации инструмента, применения вспомогательных механизмов и водяной энергии [1].
Металлургические
и металлообрабатывающие
Из анализа развития двух отраслей мануфактурной промышленности — железоделательной и золотоканительной — не трудно заметить, что первая, игравшая важнейшую хозяйственно-экономическую роль в жизни общества, находилась на более высоком техническом уровне. Она постоянно была в поле зрения изобретателей, мастеров-новаторов и торгово-промышленных кругов. Именно чугуноплавильные и железоделательные заводы с их специфическим крупномасштабным производством, тяжеловесными слитками и поковками стимулировали развитие технологии, создание новых машин и использование вододействующих двигателей. На примере развития мануфактур отчетливо прослеживаются истоки механизации в черной металлургии, в частности в области разрешения проблемы передачи энергии от двигателя к рабочим машинам. К их числу относятся широко распространенные на металлургических заводах вододействующие молоты, волочильные станы и другие виды оборудования, позволившие решить ряд проблем, связанных с передачей энергетических и трудовых функций человека машине, революционизировать производство.
В процессе развития металлургических мануфактур непрерывно совершенствовалась техника и технология, шли поиски новых способов отработки металлов. Детищем мануфактуры был прокатный стан, появившийся в производстве в XVI в., намного расширивший возможности металлургической технологии, а также винтовой чеканочный пресс и ряд других технических средств, принятых в XV-XVIII вв. на вооружение в различных металлургических и металлообрабатывающих производствах.
Наиболее
динамично и углубленно шел процесс
технического развития на монетных дворах,
что обусловливалось чисто
Следует подчеркнуть, что при изготовлении рабочих инструментов для пластического формоизменения металлов использовались различные виды материалов, в том числе: высокоуглеродистые литые стали; специальные композиционные металлические материалы, состоящие из слоя высокоуглеродистой литой стали и слоя (основного) сварочного железа, прочно соединенные друг с другом в горячем состоянии ковкой; обычные малоуглеродистые стали (сварочное железо), упрочненные цементацией.
ТЕХНИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Прокатка
металлов принадлежит к крупнейшим
техническим достижениям
Появление прокатки не было случайным, а обусловливалось потребностью производства в равномерных по толщине металлических листах.
До
XVI в. единственным доступным способом
получения листов была свободная
ковка, которую применяли в

- История онкологии
- История ООН как системы
- История операционных систем
- История операционных систем
- История операционных систем
- История о прародине славян
- История ораторского искусства
- История олимпийского движения
- История Олимпийского движения
- История олимпийского движения 776 г. – ХХI в. Международный олимпийским комитет.
- История олимпийского движения в Беларуси
- История Олимпийского движения в Беларуси
- История олимпийского движения в РБ
- История олимпийского движения в России