Аннотация дисциплины

«История развития литейного дела»

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 1 ЗЕ (36 час.)

Цели и задачи:

Целями освоения дисциплины «История развития литейного дела» являются ознакомление студентов с историей развития литейного производства, его местом среди промышленных отраслей экономики, а также обоснованно показать особенности и специфику литейного производства как одного из профилей направления «Материаловедение и технологии материалов».

В результате освоения данной дисциплины у студента формируются основные общекультурные и профессиональные компетенции, отвечающие требованиям ФГОС по направлению «Материаловедение и технологии материалов» к результатам освоения ООП ВПО.

ОСНОВНЫЕ ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ (РАЗДЕЛЫ):

1. Место литейного производства в экономике и специфика подготовки бакалавров в вузе.

2. История металлургии и литейного производства и перспектива развития.

3. Основы производства фасонных отливок и полуфабрикатов.

4. Инновационные аспекты развития технологии литейного производства.

В результате изучения дисциплины «История развития литейного дела» студент должен:

Знать:

- содержание учебного плана подготовки бакалавров по направлению «Материаловедение и технологии материалов»;

- место литейного производства среди других промышленных отраслей

- особенности и специфику профильной подготовки в рамках направления «Материаловедение и технологии материалов»;

- основные представления о технологических процессах и материалах, используемых в литейном производстве.

Уметь:

- обобщать и анализировать информацию;

- осознавать социальную значимость своей будущей профессии;

- логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речи.

Владеть:

- основными понятиями сущности и значения информации в развитии современного информационного общества;

- средствами самостоятельного, методически правильного использования методов физического воспитания и укрепления здоровья для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности;

- способностями к анализу и синтезу;

- основами методов технико-экономического анализа;

- основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации.

ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ: лекции.

Изучение дисциплины заканчивается зачетом.

История развития литейного производства неразрывно связана с этапами развития материальной культуры человеческого общества. Изменение в видах используемых человеком материалов отражалось на технических решениях, принимаемых при изготовлении из этих материалов литых изделий.

Когда древнему человеку удалось получить жидкий металл и осознать, что путем заливки в специально приготовленную форму ему можно придать любую конфигурацию - это и было зарождение литейного производства. В Южной Туркмении литье знали за 5000 лет до н.э. После каменного века наступила эра металлов, знакомство с которыми произошло в период энеолита (5-7 тысяч лет до н.э.). Первым видом обработки металлов была ковка. Сначала для литья использовалась самородная медь, однако она отличалась плохой жидкотекучестью, сравнительно высокой температурой плавления. Поэтому собственно литье как процесс получения изделий получило мощный толчок к развитию, когда стали применять сплавы, которые по сравнению с чистыми металлами (золото, медь, серебро) обладали лучшими литейными свойствами. Первый такой сплав меди и серебра (биллон) использовался в основном как деформируемый материал, однако он уже позволял изготавливать достаточно широкую номенклатуру литых изделий.

Первым действительно литейным сплавом была мышьяковистая бронза. В Грузии имелись большие запасы мышьяковистых руд, бронзу или выплавляли из полиметаллических руд или при плавке медных руд добавляли мышьяковистые материалы. Лишь со 2 тысячелетия до н. э. вместо мышьяковистых бронз начали применять оловянные. Первые литейные формы изготавливали из камня мягких пород, из глинистой пасты (сушили и обжигали), песчано-глинистыми. Из камня - многократного использования, из глины и песчано-глинистые - разового использования. В качестве моделей применялись ранее изготовленные из камня изделия, о чем свидетельствует, например, идентичность формы каменных и литых топоров, или специальные деревянные модели. Сначала формы были открытыми, затем их стали накрывать сверху камнем - односторонние закрытые формы, одноместные и многоместные. В 3 тысячелетии до н.э. появились стержни (из глины), двухсторонние формы, состоящие из двух или больше частей. Для отвода газов из форм стали применять глину с навозом, соломой, шерстью и другими выгораемыми добавками для обеспечения газопроницаемости. В это время профессии горняка и металлурга разделились, профессии кузнеца и литейщика еще долго совмещались.

С течением времени технология литья все более совершенствовалась, количество литых изделий увеличивалось. В первую очередь это были изделия художественного литья (серпы, оружие, предметы роскоши и украшения, предметы религиозного назначения, с IX века до н.э. начинается литьё колоколов). Нередко изготавливались биметаллические отливки, появились литые монеты. В 3 тысячелетии до н.э. на Кавказе возникло литье по выплавляемым моделям, давшее мощный толчок развитию художественного литья. Пустотелые отливки получали либо за счет использования стержней, либо за счет выливания незатвердевшего металла. Самая крупная отливка была получена в VIII веке н.э. в Японии - это статуя Будды массой свыше 250 тонн для храма Тодайдзи.

В 1 тысячелетии до н.э. на Северном Кавказе для производства наконечников стрел применяли многоместные металлические формы (кокиля). Для отливки украшений литейщики Киевской Руси применяли бронзы, биллон, сплавы серебра с оловом, олово. Для литья олова применяли бронзовые формы.

Китайцы использовали железные руды с высоким содержанием фосфора (5-7%), что почти на 1000 снижало температуру плавления по сравнению с бронзами и положило начало применению чугуна. В Китае чугун начал использоваться еще в VI веке до н.э., на Руси - в XI-XIV веках, когда стали строить специальные шахтные печи для плавки и восстановления железа из руд - домницы.

В XIV веке в Московском государстве начинает развиваться литье бронзовых пушек и ядер. В 1478 году в Москве была основана "Пушечная изба", в 1648 году - первый русский оружейный завод "Ствольная мельница". В 1554 году в Москве была отлита первая пушка из чугуна, в 1585 году Андрей Чохов отлил "Царь-пушку" массой 39т, длиной 5,34м.

В 1733-1735 годах Иваном Моториным и его сыном Михаилом был отлит "Царь-колокол", предназначавшийся для Успенского собора Московского кремля, массой 202 тонн, высотой 6.14м, диаметром 6.6м. Находившуюся в яме во время пожара отливку поливали водой, в результате возникших напряжений от нее откололся кусок массой 11,5 тонн. Колокол находился в яме свыше 100 лет, в 1836г. он был установлен на пьедестале как памятник русским литейщикам.

В 1764 году в Санкт-Петербурге при Академии художеств был создан "Литейный Дом", где были отлиты, в частности, памятники А.В. Суворову, М.И.Кутузову, Барклаю де Толли, скульптуры коней на Аничковом мосту (П.К.Клодт, 1830г.), памятник К.Минину и Д.Пожарскому (скульптор И.П.Мартос, литейщик В.П.Екимов, 1816г.) в Москве, памятник "Тысячелетие России" в Новгороде (скульптор М.О.Микешин, 1862г.).

Выдающимся произведением искусства стал "Медный всадник" (Э.М. Фальконе, 1782г.).

Чугун широко используется и как наиболее распространенный конструкционный материал в машиностроении и в качестве материала для художественного литья. В 1800 году Россия заняла первое место в мире по выплавке чугуна. Самая крупная чугунная отливка массой 650 тонн (шабот) была изготовлена в Перми (1873г.), для чего построили специальный литейный цех с 14 вагранками, отливка остывала в форме около 5 месяцев.

На Каслинском заводе, который и сейчас отливает уникальные произведения искусства, в 1900 году был изготовлен чугунный павильон для Всемирной выставки в Париже. Многочисленные узорные ограды в Санкт-Петербурге - в большинстве своем литые чугунные.

Опыт показывает, что все металлургические специальности между собой тесно связаны, и инженеры-металлурги должны быть готовы, даже если они не профессиональные литейщики, к работе в литейном производстве металлургического или машиностроительного предприятия или к необходимости контроля работы литейщиков в качестве потребителя продукции литейного производства. Поэтому знание сущности технологического процесса получения отливки для специалиста - металлурга является необходимым, а в ряде случаев и обязательным, условием успешной профессиональной деятельности. Это в значительной степени относится и к специалистам различных машиностроительных специальностей.

В процессе развития литейное производство прошло 3 этапа:

1. когда производство литья являлось ремеслом, а отливки представляли собой жизненно необходимые предметы быта;

2. изготовление художественных отливок, многие из которых являлись произведением искусства;

3. изготовление отливок разного назначения, что потребовало выявления закономерностей процесса формирования отливки, разработки научных основ литейного производства.

В самостоятельную научную дисциплину теория литейных процессов вылилась в середине 50-х годов, когда в 1955г. на первом совещании по теории литейных процессов этот термин был предложен Б.Б.Гуляевым. Современная теория литейных процессов включает четыре основных раздела:

1. теория плавки и обработки литейных сплавов в жидком состоянии;

2. теория формирования отливки, т.е. формирования структуры и свойств отливки в процессе заливки, затвердевания и охлаждения металла в форме;

3. теория литейной формы;

4. теория обработки литейных сплавов в твердом состоянии, учитывающая специфику термической, пластической и других видов обработок литейных сплаво