Реферат: Реферата актуальна в связи с постоянно растущим спросом на различные виды очков, включая солнцезащитные. Также актуальность темы увеличивается в связи с появлением новых сплавов и технологий производства, которые могут применяться для изготовления оч

Введение

В данной работе будут рассмотрены вопросы выбора и обоснования материала для изготовления оправы для очков, способы изготовления основного материала этого сплава, методы производства, применяемые для изготовления оправы и винтиков для будущих очков и способы защиты готового изделия от коррозии.

Тема реферата актуальна в связи с постоянно растущим спросом на различные виды очков, включая солнцезащитные. Также актуальность темы увеличивается в связи с появлением новых сплавов и технологий производства, которые могут применяться для изготовления очковых оправ.


Выбрать сплав на оправу очков и обосновать выбор

Одними из основных требований оправам очков из металла является устойчивость к коррозии (русским языком - отсутствие ржавчины длительное время), минимальная масса, максимальная прочность. Оправы очков и металла, как правило, производят из комбинации нескольких материалов: один металл применяется для создания основы – самой оправы, другой металл или сплав может применяться для покрытия или декоративной отделки. Для создания разнообразных элементов оправы для очков или декоративной отделки могут использоваться пластики, дерево, кость и другие природные материалы. Носоупоры, как правило, изготавливают из целлюлозы, силикона или других материалов, близких к этим по параметрам. Следует обращать внимание на то, что определенные металлы могут вызывать появление аллергических реакций на коже.

Титан

Титан считают, пожалуй, лучшим материалом для производства очковых оправ. Он обладает характерным серовато-серебренным металлическим оттенком, очень низкой массой и высокой прочностью, не вызывает аллергических реакций. Оправы, изготовленные из чистого титана очень красивы. В настоящее время доступен широкий ассортимент различных цветовых оформлений. Фирмы-изготовители применяют этот метал для производства дорогих моделей, относящихся к люкс-классу. Гораздо большее распространение получили на оптическом рынке оправы для очков, изготовленные из разнообразных титановых сплавов. Доля титана в них достигает 70-80%. Другими добавками являются металлы: алюминий, хром, железо и т.д. Часто в состав титановых сплавов добавляются никель и кобальт.

Флексон

Флексон - это торговая марка, основанного на двух металлах – титане и никеле. Разработали этот сплав в компании Marchon Eyewear для изготовления модных оправ или солнцезащитных очков. Флексон является металлом, который обладает «памятью». Оправа очков, изготовленная из флексона, возвращается в свою исходную форму даже после значительных деформаций. Очки, изготовленные из флексона, тяжело ломаются, именно из-за этого их особенно рекомендуют для спортивных занятий или для детей. Кроме того, очковые оправы из флексона обладают низкой массой и не вызывают аллергических реакций. Отметим, что помимо флексона, многие другие сплавы металлов обладают «памятью».

Монель

Монель - это сплав на основе никеля (до 67%) и меди с незначительным добавлением других металлов. Монель часто используется для производства оправ для очков из-за хороших прочностных и антикоррозийных свойств. Оправы для очков изготовленные из материалов, которые содержат никель, как правило, имеют покрытие (лаковое или из инертного металла), предохраняющее кожу лица от прямого контакта с материалом оправы. Поэтому качественные оправы для очков, сделанные из монеля, можно считать гипоаллергенными до того момента, пока не износилось защитное покрытие.

^ Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь – это сплав железа, имеющий большую долю хрома (может достигать 25%). Оправы очков, изготовленные из нержавеющей стали обладают высокой прочностью, маленькой массой и стоимостью, и отличными антикоррозийными свойствами. Многие марки нержавеющей стали не имеют в своем составе никеля и их можно считать гипоаллергенными.

Алюминий

Алюминий применяется для производства легких оправ для очков, которые обладают очень хорошей защитой от коррозии. Очковые оправы из алюминия можно отнести к стилю hi-tech. Это делает этот металл очень интересным для дизайнеров, которые работают в этом стиле.

В изготовлении очковых оправ применяются и другие металлы. Они могут являться частью сплавов в виде добавки для повышения характеристик основных металлов, или могут применяться для декоративной отделки очковых оправ, изготовленных из другого материала. Серебро и золото наносятся на элементы очковых оправ в форме покрытия. Как правило, для этого применяется не чистое золото или серебро, а их сплав. Массовая доля золота в таком сплаве определяется в каратах (1 карат равняется 1/24 доле массы сплава: 12 карат - 50% золота, 24 карата - чистое золото). Стоит отметить также, что золотой цвет очковых оправ не доказывает наличия золота в ее составе.


Наиболее приемлемым для производства очковой оправы считаем нержавеющую сталь. Она обладает большим спектром характеристик, которые обуславливают преимущества перед другими видами сплавов:

Нержавеющая сталь практически исключает коррозию. В связи с этим нержавеющая сталь будет служить довольно продолжительное время. Из-за своей коррозийной стойкости, такую оправу можно подвергать любому воздействию влаги.

В состав большого количества сплавов нержавеющей стали не входит никель. Это делает нержавеющую сталь гипоаллергенной для кожи человека.

Производство нержавеющей стали отлажено и имеется богатый опыт изготовления разнообразных деталей.

Нержавеющая сталь обладает высокой прочностью и низкой стоимостью. Это делает оправу долговечной, а ее производство достаточно дешевым.

Недостатками нержавеющей стали является ее относительно высокая масса, отсутствие эффекта памяти, сложности при прессовании и сварке в условиях мастерских.

Для производства очковых оправ оптимальным будет использование мартенситных и мартенсито-ферритных сталей: 30Х13, 40Х13.


Способ получения основного компонента этого сплава, как и в какой печи

Основными компонентами всех сортов нержавеющей стали являются железо и хром. В зависимости от содержания в составе стали хрома изменяется ее коррозионная стойкость. Также, помимо этих двух компонентов, в состав стали могут входить другие элементы, сопутствующие железу в его сплавах: С, Si, Mn, S, Р, и специально вводимые в состав стали компоненты, придающие ей требуемые химико-физические свойства: Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo.

В работе будем рассматривать сплав 30Х13. Основой этого сплава является железо, которое впоследствии обогащается разнообразными легирующими элементами, в частности хромом.

Рассмотрим способы получения железа из чугуна. В современной металлургии для такого способа получения применяется три метода: мартеновский, бессемеровский и томасовский. Основными продуктами для изготовления стали являются белые чугуны, металлолом и стальной скрап. При выплавке железа в него вводятся легирующие элементы: кремний, марганец, хром, никель, медь и многие другие, которые позволяют получить сталь с требуемыми химико-физическими свойствами.

Наиболее распространенным способом изготовления сталей для строительства является мартеновский способ. Он заключен в том, что на расплавленный чугун, который помещен в специальной печи, обложенной огнеупорами, постоянным потоком подается воздух, в составе которого имеется горячий газ, поддерживающий температуру около 2000°С. Под влиянием высокой температуры из расплавленного чугуна за 4—12 ч (определяется требуемым количеством стали) выгорает углерод. За его процентным содержанием в получаемой стали ведется строгий контроль.

Второй способ получения стали - кислородно-конвертерный. В последнее время он получает все большую популярность в мировом производстве. Он заключается в том, что через чугун, находящийся в расплавленном состоянии, продувается горячая смесь воздуха с кислородом под высоким давлением. В итоге, в обдуваемом чугуне выгорает углерод и вредные примеси, которые содержались в исходном материале.

Еще один способ, правда, редко применяемый для производства железа называется бессемеровским или томасовским. Название определяется составом огнеупорной обкладки внутри. Применение этого способа ограничивается тем, что он не обеспечивает требуемое качество получаемой стали.

Наиболее высококачественная высоколегированная сталь получается при выплавке в специальной электрической печи. Максимальный нагрев в такой печи может доходить до 2200°С. Такая температура получается при помощи электродуги, которая возникает между парой угольных электродов. Достоинствами такого метода является тот факт, что в процессе выплавки на жидкий металл исключено попадание вредных элементов из воздуха и горячего газа, в отличие от двух предыдущих методов.

Сталь, полученная любым из вышеописанных способов, после отливки направляется на дальнейшую физико-химическую обработку и на изготовление из нее требуемых деталей.


Способ получения из этого сплава деталей очков

Для того, чтобы из полученного металла изготовить оправу для очков, потребуется применение довольно большого количества операций по обработке и отделке деталей.

Первый метод, используемый для изготовления – литье. Существует довольно большое количество методов отливки металла, которые позволяют получать самые сложные детали. Конфигурация этих изделий практически ничем не ограничена. В связи с этим допустимо изготовление большого количества деталей методами литья: объемное литье, вакуумное литье, центробежное литье и т.д.

Применение таких способов производства позволит уменьшить трудозатраты и стоимость получаемого изделия. Методами литья рекомендуется изготавливать крупные детали сложной формы, механическая обработка которых может быть затруднена или невозможна.

Второй метод производства – объемная гибка. Благодаря этому методу могут быть получены сложные детали из простых заготовок. При этом вероятность возникновения дефектов внутри металла практически равна нулю. Это позволяет сделать оправу очень прочной и уменьшить количество затраченного металла, что в свою очередь приводит к снижению стоимости и улучшений привлекательности внешнего вида.

Третий метод, применяемый в производстве – точение. Этот метод дает возможность снизить массу оправы и сделать отверстия с очень большой точностью и высоким качеством поверхности. Также операции точения применяются для того, чтобы повысить качество поверхности оправы. Эти операции производят при помощи обточки внешней поверхности оправы. Главное назначения этого – улучшение внешнего вида получаемого изделия.

Обязательная операция, используемая в процессе изготовления оправы – сварка. Процесс сварки осложняется тем, что в обычных атмосферных условиях нержавеющая сталь не сваривается. Для этого требуется использование сварки кемпером. Отличительная особенность – структура сварочного аппарата и организация процесса сварки. Внешне, он больше напоминает спаивание, т.к. для сварки используется расплав специального материала.


Как изготовить проволочку для изготовления винтиков к очкам

Проволока для последующего изготовления винтиков к очкам изготавливается путем протяжки, или как еще иначе называют этот метод – волочения. Процесс волочения заключается в том, что заготовка для проволоки многократно протягивается через отверстия в инструменте. Для того, чтобы получить тонкую проволоку, заготовка протягивается через отверстия с постоянно уменьшающимся диаметром.

Существует большое количество методов волочения, которые могут быть использованы для изготовления проволоки для производства винтиков к очкам: барабанное волочение, беззабивочное волочение, волочение без скольжения, гидродинамическое волочение, мокрое волочение и т.д.

Волочение проволоки производится в несколько этапов. Сначала заготовка – проволока, поставляемая на бухтах, проходит этапы тяжелого (грубого) и толстого волочения, затем производят операции по среднему, тонкому и тончайшему волочению. Изменение обжатия изменяется по переходам в зависимости от этапа волочения. При грубом и толстом обжатие может достигать 30-35%, при тончайшем – находится в диапазоне 6-12%.

Для изготовления волок – инструментов, через которые происходит волочение проволоки, применяются разнообразные материалы. Для производства волок для грубого волочения применяются высокопрочные стали. Волоки для толстого и среднего волочения изготавливаются из твердосплавных высоколегированных сплавов. Для тонкого и тончайшего волочения же применяются волоки, изготовленные с применением алмазов.

В качестве смазок для проволоки, как правило, применяются жидкие и эмульсионные смазки.


Как защитить очки от коррозии

Для защиты оправы очков от коррозии под воздействием агрессивных условий окружающей среды изначально используется материал, имеющий высокую коррозионную стойкость.

Для того, чтобы сталь получила подобные свойства, в процессе ее изготовления в состав в качестве легирующего элемента добавляется хром. Благодаря этому, на поверхности стали в условиях агрессивного воздействия окружающей среды образуется высокопрочная пленка из окислов, которая практически не разрушается.


Заключение

В данной работе были рассмотрены вопросы выбора материала для оправы очков, производства основного элемента в сплаве, методы производства, которые применяются при изготовлении оправы и винтов для будущих очков и способы защиты очковой оправы от коррозии.

В работе было приведено обоснование выбора, в качестве материала для производства, применения нержавеющей стали 30Х13.

Дано описание получения основного компонента этой стали – железа из чугуна тремя различными способами, которые широко применяются на сегодняшний день в промышленности.

Приведены технологии, которые возможно применять для того, чтобы изготовить из сырья и отдельных, заготовленных заранее, деталей готовую оправу для очков. Дано описание технологии волочения проволоки, при помощи которого можно получать заготовки для изготовления винтиков для будущих очков.


Список используемой литературы: