Kovy

kolejnice.
SVAŘOVÁNÍ TERMITEM
V literatuře je nazýváno aluminotermické svařování. Dříve se kolejnice svařovaly tak,
že se dva konce prohřály plynem, byl připraven tyglík se směsí hořčíku, který když se
zapálil vydával obrovské teplo, na dně toho tyglíku zbylo něco roztaveného železa,
které se do mezi zaformované kolejnice vlilo.
SVAŘOVÁNÍ PLAMENEM
Plamen vznikne smícháním dvou plynů, jeden z plynů hoří a druhý podporuje hoření.
Co hoří? Je to vodík, svítiplyn, propan-butan, acetylen – to jsou ty nejčastější. Plyn
který podporuje hoření je kyslík. Tak vznikne kyslíko-svítiplynový plamen atd.
Nejnižší teplotu má propan-butan 1 800°C. Největší teplotu má kyslíko-vodíkový
plamen 2 600°C. Kyslíkovodíkovým plamenem se dá svařovat i pod vodou. Opravují
se tak lodě pod čarou ponoru. Elektrické svařování je pod vodou možné, ale ne
všechny materiály lze obloukem svařovat. Plyny pro svařování musí být
předepsaným způsobem skladovány.
JAK JSOU VYRÁBĚNY ? JAK SE VYRÁBÍ KYSLÍK ? Buďto vyvíječem a nebo
destilací vzduchu, vzduch se stlačuje, při určitých tlacích začnou kondenzovat určité
plyny. Svítiplyn se vyrábí, propan – butan se těží ze země a tekutý se uchovává
v tlakových lahvích, acetylen vzniká při hašení karbidu vápníku. Tyto plyny se
průmyslově vyrábí a stlačují se do tlakových lahví, nejnebezpečnější je při skladování
kyslík. Bývá pod tlakem 260 atm. Kyslík má schopnost reagovat s jakoukoliv
mastnotou – i s krémem na ruce. V každé svařovně je nápis, kyslík + mastnota =
výbuch! Kyslíkovou láhev poznáme podle ventilu, který je z kovu nevyžadující mazivo
a materiál ventilu dobře klouže – má dobré kluzné vlastnosti především mosaz a
další barevné kovy. Používají se pouze suchá těsnění (fíbrová). Nesmí být v tom
těsnění žádný organický materiál.
Acetylen má dobrou vlastnost, že se rozpouští v acetonu, v lahvi je infuzoriová hlinka
nasycená acetonem, ve které se acetylen pod tlakem rozpouští. Všechny ostatní
plyny se normálně stlačují. Rozlišují se podle ventilů, šroubení (levý nebo pravý závit)
a průměru) pak podle materiálu ventilu. Dále jsou lahve označeny barevným pruhem
ve kterém je napsána chemická značka plynu. V tlakové lahvi je velký tlak. Je nutné
snížit tento tlak na provozní tlak redukčním ventilem. Např. z 200 atm. Na 1 atm.,
tlaky jsou kontrolovány budíkovitými manometry. Teprve z redukčního ventilu jdou
hadice, které je nutno jednou za dva roky vyměnit. Hadice vedou plyn do hořáku a
hořák může být vysokotlaký, nebo nízkotlaký. Při sváření nádob pro jadernou
energetiku se používá vysokotlaký hořák, v běžné praxi se používá nízkotlaký. V
hořáku je směšovací komora, kde se ty dva plyny smíchají, tato směs pokračuje dál
do trysky, která je na konci hořáku, kde dochází k hoření. Modrý plamínek se svařuje
dotýkáme svařovaného materiálu a „ženeme“ kapku tekutého kovu tam, kde ji
potřebujeme mít.
Materiál buď jen tavíme a tím spojujeme, nebo svařujeme pomocí drátu ( vlastně přidáváme spojovací materiál).
Dnes se výjimečně používá slévárenské sváření.
SVAŘOVÁNÍ ELEKTRICKÝM PROUDEM
Jedná se o svařování v těstovitém stavu, kdy svařované materiály jsou stisknuty elektrodami a v krátkém okamžiku těmito elektrodami projde el. proud – malého napětí ale s velkými hodnotami proudu. Napětí je kolem 2. voltů – proudy jsou vysoké. Dojde k nahřátí v místě styku materiálů průchodem proudu, dojde k mírnému natavení – materiály se prolnou a nechají se vychladnout. Výhodou je, že se tak dají svařit i obtížně svařitelné materiály.
Dá se takto svářet i hliník.
Hliník, jak se dostane na teplotu tavení – 650°C – a dojde k protavení. U hliníku se to provádí tak, že je tam časový spínač, který zabrání roztavení.
Měď a mosaz se svářejí obtížně.
Další způsob sváření je ELEKTRICKY TAVNÉ s použitím elektrického oblouku. Elektrický oblouk hoří mezi elektrodou a materiálem. Je zde nadpětí šedesát voltů – Jabločkovova svíčka je obdoba obloukové lampy, kterou svítilo před vznikem žárovek. Čili elektrony proudí z elektrody do materiálu (druhá elektroda) a máme sváření buď STEJNOSMĚRNÝM nebo STŘÍDAVÝM proudem .
U stejnosměrného proudu proudí elektrony jedním směrem což je výhodné pro určité typy sváru – např. Sváření tlakových nádob jaderných reaktorů.
Při „hoření oblouku“ dochází k ionizaci prostředí, které se tím stává elektricky vodivé. Problém je, že při hoření oblouku se zahřeje velmi materiál – 4 000 – 5000°C a spoj by velmi rychle oxidoval. Před oxidací kyslíkem, je svár nutno před kyslíkem chránit a to se řeší více způsoby. Na elektrodách je nanesena 1.5 mm silná vrstva tavidla, tavidlo se teplem oblouku roztaví a pomáhá vytvářet ionizací, a vzniklá struska která se rozlije po sváru, chrání svár před oxidací. Jiný způsob ochrany je že kolem elektrody proudí netečný plyn – SVÁŘENÍ V OCHRANNÉ ATMOSFÉŘE.
Další typ sváření je SVAŘOVÁNÍ DRÁTEM – existuje speciální pistole obsahují maličký motor, a tento motorek z té pistole podává drát. V té pistoli jsou kilometry tavného drátu. Na mm čtvereční elektrody, je potřeba 40 ampér proudu.
K jakémukoliv sváření je třeba vlastnit certifikát – státní zkoušku, která se musí každé 2 roky obnovovat.
PÁJENÍ
Je to spojování třetím kovem, který uvedeme do tekutého stavu. Spojovaný materiál jsou v tuhém stavu a musí být také předehřáty
Dělíme pájení na MĚKKÉ a TVRDÉ PÁJENÍ.
MĚKKÉ PÁJENÍ
Je to pájení pájkou, která se skládá z cínu a olova, pro potřeby spájení polovodičů se tam přidává ANTIMON - sborium. Pomocí antimonu se dosáhne snížení tavicí teploty až na 180 °C, protože polovodič se nesmí příliš zahřát, vysokou teplotou se ničí. Samotná cínová pájka má teplotu tavení od 220-280°C. Pro nižší stupen pájení se používá pájka s vyšším procentem cínu, pro vyšší teploty pájení má pájka vyšší procento olova. Pro elektrotechniku se používá pájka s vyšším obsahem cínu, v instalatérství s vyšším obsahem olova. Klempíři používají také pájku s vyšším obsahem olova, protože pájejí při vyšších teplotách. Rozlišujeme různé TYPY PÁJEK.
K pájení potřebujeme náčiní, to co držíme v ruce je pájedlo a pájka ve formě drátu vykonává samotné spájení. Zdrojem tepla je buď plamen, nebo elektrický proud v pájedle. Klempíři na střeše elektřinu používat nemohou, užívají benzinová pájedla. Benzínovým plamenem nahřívají hrot pájedla, tak vznikl i požár národního divadla ( tehdy se ale pájedlo v ohništi dřevěněného uhlí).
Tam, kde je to možné tak se k pájení používá elektrický proud. Důležitá je velikost pájedla. V elektrotechnice tepelná kapacita hrotu nemusí být příliš velká.
Pro větší materiály potřebujeme hrot, který naakumuluje větší množství tepelné energie. Pájecí předmět se musí nahřát napájecí teplotu, malá páječka kus plechu nemůže dostatečně nahřát. Další podmínka je – očistit řádně pájené plochy, plochy se čistí mechanicky – kartáčem apod. Chemicky se pájené plochy čistí směsí kyseliny solné nebo chloridem zinečnatým; který se dá vyrobit snadno tak, že do kyseliny solné se dají kousky zinku nebo zinkovaný plach, musí se to provádět ve skleněné nádobě, nelze to provádět v plastu.
Těmito látkami se očistí pájený povrch i hrot pájedla a druhou vlastností, které tyto látky mají, že se sníží povrchové napětí pájky ( lépe se na povrchu „rozlije“). Pájíme-li barevné kovy tak je lepší používat organická pájedla, eumetol nebo kalafunu. (nahrazuje strusku, způsobí lepší přilnavost páky k pájeným předmětů)
POSTUP PÁJENÍ
Očištěné předměty dáme k sobě, u ocelí se místa spojení nejdříve ocínují, pak teprve spojované plochy na sebe položíme, k pocínovaným plochám přiložíme pájedlo a pájedlem spojované plochy prohřejeme. Necháme prochladnou a zkontrolujeme, zda je spojení bezvadné. Pokud se spoj v elektrotechnice začne pálit, tak na něj nesmíme plivnout – pájka se velmi rychle zchladí a zkrystalizuje, vznikne tzv. STUDENÝ SPOJ.
V elektrotechnice se kyselina na čistění nepoužívá, protože se vypaří, zkondenzuje a může ničit jak spoje tak součástky (polovodiče).
TVRDÉ PÁJENÍ
Je to pájení MOSAZÍ nebo STŘÍBRNOU PÁJKOU. Někdy se používá MĚĎ. Zdrojem tepla je především plamen. Někdy se používá vysokofrekvenční ohřev. ( na tomto principu funguje mikrovlnná trouba). Předmět se musí zahřát na tavící teplotu pájky, která se pohybuje od 700 do 850 °C, proto se takto nedají spojovat všechny materiály, ale dosáhneme mechanicky pevnějšího spoje. Se stříbrnou pákou se setkáme ve šperkařství a v průmyslu při pájení elektrických kontaktů. (Aby se wolframové kontakty neopalovaly, tak se připájí pájkou natvrdo – stříbrnou).
STŘÍBRNÁ PÁJKA je vlastně měď ve které je pouze 5% stříbra.
U trafopájky se hrot po čase přepálí a to proto, že cínová pájka rozpouští měď.

Koroze kovů
Koroze kovů je negativní jev, kovy znehodnocuje. Kazí především povrch předmětů a materiálů, nebo prostupuje přímo do materiálu a narušuje tak jeho pevnost.
Jsou kovy, které korozi odolávají hůře a jiné kovy které odolávají lépe.
Proti korozi je odolný hliník, který se pokrývá jen velmi slabou vrstvičkou oxidu, který další korozi brání. Dále korozi odolává měď a její slitiny. Také se pokrývá vrstvičkou oxidu a hydroxidu – vzniká tzv. měděnka, která opět brání přístupu kyslíku a vzdušné vlhkosti. Pak je to zinek a jeho slitiny, u něho je princip ochrany zcela stejný jako u předchozích kovů. Odolnost při korozi spočívá v tom, že objem oxidu je větší než objem kovu, z kterého tento oxid vznikl. Tzn., že se vytvoří taková slupka, ve které se póry se stlačují a tím je bráněno dalšímu postupu oxidace. Proto se z doby bronzové a měděné dochovalo tolik památek.
Železné kovy korozi nebrání, zde koroze pokud začne tak pokračuje. Objem oxidů je menší, než objem kovu, z kterého vznikly. U železa se rez také odlupuje a umožňuje tak další pokračování koroze na obnaženém materiálu. U železných kovů je koroze z počátku povrchová, může přerůst do podoby hloubkové a u některých materiálů proroste i do mezikrystalických prostor. Protože železné kovy mají krystalickou strukturu, musíme počítat se sníženou pevností.
Další skupiny kovů má vyloženě antikorozní vlastnosti, např. zlato, nerezové materiály třídy 17. Nerezové materiály obsahují chróm, nikl, mangan a podobné jiné kovy, které samy o sobě odolávají korozi. Korozi odolávají proto, že tyto vyjmenované kovy se obtížně slučují s jinými prvky, především kyslíkem. Železo velmi snadno reaguje s jinými prvky.
OCHRANA PROTI KOROZI
Spočívá v bránění přístupu kyslíku a vlhkosti k materiálu. Vytváříme různé povlaky, kterými kov chráníme, před oxidačními vlivy. Tyto povlaky mohou být kovové a nekovové.
KOVOVÉ – jsou to povlaky z korozivzdorných kovů – už dobře známá měď zinek, cín, chrom a nikl apod.; které se nanesou na povrch kovu ať ponorem do roztaveného kovu, nebo chemicky, nebo elektrolyticky. Chemicky (dříve byla dostupná v drogerii souprava zvaná Niklík a železnou součástku bylo možno její pomocí poniklovat – v hrnci na sporáku, došlo k chemickému vyloučení niklu na povrchu železné součástky. Nebo můžeme železo pomědit v roztoku modré skalice, tak je do tohoto roztoku ponoříme železný předmět. Je-li železo čisté a není mastné, tak se na jeho povrchu začne vylučovat čistá měď. Toto je prvotní ochrana, a pokud součástku ještě opatříme nátěrem, tak součástku dokonale ochráníme před korozí.
Dále je možné korozivzdorný kov nanášet v tekutém (roztaveném) stavu. Pokovované součástky v tavenině namáčíme. (Výroba bílého – pocínovaného a pozinkovaného železného plechu)
Šopování – vlastně stříkání roztaveného kovu na železnou konstrukci, která je tak velká, že ji nelze do taveniny ponořit. Používá se k tomu zvláštní pistole, v principu jde o hořák, většinou plynový – a do hořáku se přisouvá tavený kov. Vše je v proudu většinou netečného plynu. Roztavený kov je tak vrhán na místo, kde si přejeme, aby se usadil. Tento způsob lez použít i pro pokovení papíru.
Pří šopování se používá: hliník, měď, zinek a mosaz.
OCHRANA PŘED KOROZÍ NEKOVOVÝMI POVRCHY
Jsou to především barvy a laky. (Asfaltové, nitrosyntetické, fermež, olejové). Mají společné dvě složky pryskyřičnou složku, která vytváří kompaktní film na povrchu a pak pigmentační složka, která dá barvě odstín – ředidlo, kterým se upravuje konsistence.
Dnes je již běžné, že jsou stále více užívány barvy ředitelné vodou.
Smalty- to jsou keramické ochranné povrchy – smalty. Používá se k nátěrům nádobí – hrnců.
Dále se nanášejí plastické hmoty a to buď nátěrem, nebo stříkáním. V průmyslu se užívá stříkání, ale má tu nevýhodu, že rozstřik je příliš velký a tudíž zdraví nebezpečný. Proto se stříká v tzv. elektrostatickém poli, kdy se elektricky nabité částice barvy se přitahují opačně nabitým stříkaným předmětem. Kolem předmětu se takto vytvoří oblak, který jej natře ze všech stran. Je to ekonomické i ekologické. Podobným způsobem se nanáší i práškové barvy, které se potom vypalují v tepelném tunelu, kde se barva roztaví a slije – není žádný odpad barev. Používá se automobilovém průmyslu.
Při nanášení barev je důležité dodržování hygieny a ochrany před nadýcháním škodlivých látek.
Stříkání se provádí v boxech, kde je odsávání vzduchu a vodní clona, která nám nejen chrání zdraví pracovníka, ale zachycují zpět zachycené částice barvy, zpět do provozu.
Nátěrem nikdy nezakryjeme chybu v materiálu.
Rozlišujeme barvu základní a povrchovou.
ZÁKLADNÍ barva je červená – jménem SUŘÍK. Je to olovnatá sloučenina, která vytvoří antikorozní povrch. Je jedovatá – nesmějí se takto natírat nádoby na potraviny a pitnou vodu.
Hliník a pozinkovaný plech se těžko natírá barvou – pozinkovanou střechu natíráme až po dvou letech, až zinek ztratí lesk – trochu zkoroduje.
CHEMICKÁ ÚPRAVA KOVU – OCHRANA PŘED KOROZÍ.
Na povrchu kovu se vytvářejí pasivující (ochranné) vrstvy. Máčení v kyselinách a louzích, aby se vytvořily již zmíněné ochranné protikorozní vrstvy – např. chromátování. Používá se u hliníkových výrobků.
ELOXOVÁNÍ – hliník se vyváří v louhu, tím se vytvoří na povrchu slabá vrstvička hydroxidu hlinitého. Pak se předmět namočí do anilinové barvy a v této barvě se předměty vyvaří. Póry, do kterých se vsákla barva, se v povrchové vrstvičce uzavřou a barva zůstává. Louh je velmi často smíchaný s anilinovou barvou, a tak se v optice pak využívá optické černění, optická součástka se vyvaří v louhu s barvou a vznikne sametově černý povrch, který neodráží světelné paprsky. Tato metoda se také používá k výrobě bižuterie.
ELEKTROCHEMICKÁ OCHRANA PŘED KOROZÍ
Existují elektropozitivní a elektronegativní kovy. Příkladem může být obyčejná baterie v baterce. Můžeme si zhotovit Voltův článek tak, že kousek měděného a kousek zinkového plechu, mezi ně dáme savý papír, na který plivneme, nebo zakápneme octem. Pokud takových článků naskládáme více na sebe, vzniká Voltův sloupec. Původní baterka byl zinkový kelímek, ve kterém byl ze začátku hliník – pak uhlík, kde jedem prvek je elektronegativní a jeden elektropositivní. Negativní prvek ubývá, positivní zůstává. Dnes se toho využívá k elektrochemické ohraně, především předmětů, které jsou pod zemí a v zemi. Ve městě, zvláště, kde je MHD na elektřinu, je spousta bludných elektrických proudů, potrubí, kolejnic; které napadá koroze.
Koroze je těmito bludnými proudy velmi urychlena.
Používáme zde elektrochemickou metodu ochrany před korozí, předměty, které jsou v zemi a přejeme si, aby byly chráněny před korozí spojíme s elektronegativním kovem, který je také zakopán v zemi, tímto propojením vytvoříme jakýsi článek, kdy elektronegativní zinková elektroda ubývá a potrubí, kolejnice tolik nekoroduje – koroze je zpomalena. Na to upozorňují skříňky s nápisem Elektrochemická ochrana. Tato metoda postupně ztrácí na významu, protože kovové potrubí se stále více nahrazuje plastovým potrubím.

Beztřískové obrábění kovů
Zde se odpad při opracovávání pohybuje kolem více jak 5%. Co však můžeme dělat beztřískovým obráběním?
Základem beztřískového obrábění je deformace kovů.
OPERACE BEZTŘÍSKOVÉHO OBRÁBĚNÍ.
1)Stříhání, v průmyslu lze stříhat takovým způsobem, že odpadu je velmi málo, a i ten dále využijeme. Stříháme buď RUČNĚ či STROJNĚ. Existují i KRUHOVÉ NŮŽKY. Máme dvě kolečka z nástrojové oceli a ty se překrývají o jeden – dva milimetry. Dále lze vystřihovat do plechu otvory. Př. v rozvaděči jsou otvory pro pojistky a elektroměr atd. provádí se to vystřihovacími lisy.

2)OHÝBÁNÍ - používají se ohýbací lisy, nebo se také nazývají ohraňovací lisy.
3)TAŽENÍ – z dvojrozměrného materiálu vyrobíme trojrozměrný výrobek – př. z plechu vyrobíme trojrozměrný hrneček. Používá se TAŽNÍK a TAŽNICE. Pomocí tažení se vyrobí i plechový trychtýř.
4)TLAČENÍ
5)PLOŠNÉ RAŽENÍ
6)PROTLAČOVÁNÍ
7)OBJEMOVÉ TAŽENÍ
8)PĚCHOVÁNÍ

2) Výroba surového železa – rudy, paliva, tavidla, vysoká pec
Surové železo je slitina železa s uhlíkem, křemíkem, manganem, fosforem, sírou a dalšími prvky. Obsahuje 92-95% železa a 3-4% uhlíku. Vyrábí se z železných rud, většinou ve vysokých pecích.
Železné rudy
magnetit Fe3O4, obsahuje 65-70% Fe
kravel (hematit) Fe2O3, obsahuje 30-50% Fe
hnědel (limonit) Fe2O3, obsahuje 25-30% Fe
ocelek (siderit) FeO3, obsahuje 35% Fe
šamonit – obtížně zpracovatelný
Pro výrobu ve vysoké peci je důležité, kromě obsahu Fe v rudě, také složení hlušiny – dostatek CaO, MgO, obsah nežádoucích SiO2. AlO3 a škodlivých S, As, Cu, Zn, Cr a P.
Ruda pře vsazením do vysoké pece musí projít homogenizací.
Homogenizace - postup, jímž se z nestejnorodé látky (směsi) dosáhne dokonalým promícháním jednotná a stejnorodá látka (směs)
Druhy homogenizace:
Aglomerace – spékání prachových rud
Briketování – lisování prachových rud
Peletizace – sbalování do kuliček a vypalování
Struskotvorné přísady
vápenec, dolomit, dolomitický vápenec
Koks
palivo, redukční prostředek, zdroj uhlíku, nosná složka vsádky
na kvalitu jsou vysoké požadavky
Vzduch (vítr)
je zdrojem kyslíku pro spalování koksu
je předehřán na teplotu asi 1000° C
Průmyslová výroba:
Surové železo se vyrábí ve /cs.wikipedia.org/wiki/Vysok%C3%A1_pec" \o "Vysoká pec" vysoké peci redukcí svých nebo NK "http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_uhelnat%C3%BD" \o "Oxid uhelnatý" oxidem uhelnatým. Upravené rudy se střídavě naváží se struskotvornými látkami (, oxidy křemíku) a koksem do . Ve vysoké peci probíhá několik dějů: v dolní části pece se spaluje koks na CO2 díky vhánění předehřátého vzduchu.
C + O2 → CO2
Touto exotermickou reakcí se pec vyhřívá na teplotu 1 800 °C. Ve vyšších vrstvách pece probíhá oxidů železa oxidem uhelnatým - nepřímá redukce, tak se získají asi 2/3 vyrobeného železa.
6 CO + 2 Fe2O3 → 4 Fe + 6 CO2
Ve spodních částech probíhá redukce oxidů železa uhlíkem – tzv. přímá redukce.
3 C + Fe2O3 → 2 Fe + 3 CO
Povrch taveniny je přitom chráněn před Oxidace" oxidací vzdušným vrstvou lehkých oxidů a silikátů – tzv. .
Celý proces probíhá prakticky nepřetržitě - na horní část vysoké pece se stále zaváží železná ruda, železný šrot a struskotvorné přísady a naspodu se v učitých intervalech odpouští roztavené kovové železo - tzv. odpich vysoké pece.
[]
Využití
NET
Vyrobené surové železo obsahuje různé příměsi, zejména větší množství (3 – 5 %). Dobře se odlévá, výsledný produkt - tina" litina, je poměrně pevný a tvrdý, ale velmi křehký a možnost jeho dalšího mechanického opracování po odlití je minimální. Z litiny se vyrábějí předměty, u kterých není vyžadována přesná rozměrová tolerance nebo vysoká odolnost proti nárazu. Příkladem mohou být pláty kamen, radiátory ústředního topení, kanálové poklopy nebo podstavce těžkých strojů.
gnify-clip.png" \* MERGEFORMATINET
Dalším odstraňováním grafitického uhlíku ze surového ž