История металлообработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

История возникновения

Легенда обработки давлением имеет очень древнее происхождение. Первой развилась ковка и т п. Первобытные люди, поселяясь, где были пещеры, сталкивались не только с обычными минералами - камнями, но и с металлами, встречающимися в самородковом виде, хотя и достаточно редко. Их от других камней, в первых, отличал цвет - серебристый, золотистый, прочность и блеск. Кроме этого, когда добытые металлы использовали в виде обычных камней для орудий, то было решено, что они не раскалываются, как обычные камни, не образуя трещин при ударе или при охлаждении холодной водой, или когда их разогревали на костре. Более того при ударах о другие камни эти самородки изменяли и проявляли свойства пластичности. Особенно пластичным являлось золото, которое с ударами камня можно было плющить очень долго, получая лист. Серебро ковалось намного хуже, а медь после ударов камнем даже сохраняла свою прочность. Поэтому из меди стали делать кинжалы, ножи, топоры. Эти ножи затачивались при помощи шлифовки о камни, и ими можно было резать золотые листы на длинные полоски. Полоски обладали прочностью, они были гибкие и обладали красивым цветом. Ими стали украшать одежды, головане уборы. Однако процесс получения золотых и серебряных полосок был очень трудоемкий. К этому времени первобытная община стала распадаться. Люди стали вести оседлый образ жизни, возникло разделение на классы, сословия. Возникло разделение труда, и появилась необходимость в управлении образовавшихся человеческих сообществ населения. Управляющих с увеличением количества оседлого населения становилось все больше. Функции управления стали передавать по наследству. Возникли ремесленники - ткачи, оружейники, красильщики, хлебопеки, бондари, горшечники, кузнецы, литейщики. Однако возникло особое сословие - власников. Но всем им были нужны продукты питания. Следовательно, возникло земледелие, скотоводство, хлебопашество.

Методы обработки металлов давлением

Самым древним из всех их видов. Вроде них ковка, колодочная листовая штамповка, волочение. Вначале ими подвергались золотые, серебряные и медные самородки, метеоритное железо. Встречались они редко, но обладали пластичностью, блеском, красивым цветом - особенно после шлифовки мелким песком. Потом научились добывать свинец, олово и другие металлы, пластичные при полировочной температуре, т. е. в холодном состоянии. Первые образцы проволоки - золотой, серебряной, медной были коваными. Затем стали встречается в ископаемых на территориях древних государств, изделия ювелирного назначения - преимущественно золотые и серебряные, где присутствовала проволока прямоугольного сечения. Как она получалась? Ударами камня или молота с рукояткой, найденные самородки плющились в тонкие листы. Затем каменными острозаточенными ножами (или медными), эти листы разрезались на длинные узкие полоски. Получалась проволока. Что бы увеличить длину проволоки получаемой из одного листа, из одного листа стали применять циркулярную резку - по изгибу.

Проволока получалась в 3 раза длиннее, чем при проделанной резке. Температура плавления золота, серебра, меди имеется в пределах 1000 градусов. Такую температуру в обычном костре получать не доводилось, но с помощью дутья - т.е. кидали в костер или глиняную печку, течение воздуха под давлением температуру повышали. Температура плавления данных металлов. Плавили металл либо в каменных тиглях, либо в горшках из обожженной глины, когда гончарное искусство в древних поселениях, городах, государствах достигло высокого уровня. Изделия, преимущественно ювелирные, были найдены в тех местах, где располагались древний Египет, Месопотамия, Ассирия, Вавилон, Древний город УР. Время: начиная с 5 тысячелетия до н. э.

В какой-то момент - где пока не известно - то ли Древнем Шумере, то ли, а Египте, было изобретено валовая металлическая проволока. Сам принцип волочения уходит в глубокую древность - в ту эпоху древнекаменного века, когда были изобретены копья, лук и стрелы. Древние охотники тогда заметили, что копья, стрелы летят дальше и точнее, если их поверхность гладкая круглая, и прямая. Что бы этого добиться, деревянный прут, предварительно выструганный стрелками, каменным ножом, древко протягивали через круглое отверстие в камне (этот камень с отверстием был прообразом металлической проволоки). Операция эта сейчас называется - калибровка.

Серебро, золото, медь - редкие металлы. Серебро на воздухе постепенно темнеет, сохраняя, тем не менее, свой блеск и цвет. Чистая медь при контакте с воздухом, поверхность покрывалась оксидной пленкой желтовато-красного оттенка, а при контакте с водой покрывалась оксидной пленкой зеленовато-голубого цвета. Золото не темнеет, красивый и приятный для глаз цвет. Оно тяжелое. Оружие из него не обладало необходимой прочностью и своим весом стесняло движения во время сражения. А вот украшения из золота - активно находили в древних захоронениях. За 3 тыс. тел до новой эры, когда возникло первое рабовладельческое государство, появилось деление общества на классы и касты (как в Индии), выделился класс торговцев, военачальников, жрецов, главнокомандующей и правящей элиты, церковной семьи и царственного двора. Это стало отражаться на состоянии людей, военачальников, жрецов и их одеждах, головных уборах, обуви. Ввели в моду золототканые одежды, головные уборы. Золототканая одежда приготавливалась из тканей, в которых вплеталась золотая нить.

Способы получения золотой проволоки были очень непроизводительными. И здесь выполняли способ о выпрямлении древка для копий и стрел через камни с круглыми отверстиями. Решили, протягивать через них металлы и лучше всего это получалось тогда, когда протягивали кружки из серебра и золота. Так появился гораздо более производительный способ волочения металлов через волокна, которые делали из твердых сортов камней или даже из драгоценных камней. В ней научились проделывать тонкие отверстия путем шлифовки. Протягивая заготовки для волочения либо отливались, либо проковывались из куска золота или серебра.

Однако протянуть тонкую проволоку сразу заготового прута, превышающий его диаметр в десятки раз, не удавалось - тот конец который был в волоке на выходе за который тянули /волочили , пруток обрывался. Особенным путем подбирался центральный диаметр, гнет волока, что бы такого разрыва не получалось и, в тоже время, диаметр прута после волочения, пластичность уменьшалась. Затем, протянутый через первую волоку пруток поступал в другую волоку, с меньшим диаметром отверстия, и т.д. - до нужного диаметра протянутой проволоки. Удобней всего было расположить волоки в одной плоскости - если волочением занимался один работник - волочильщик. Так появились волочильные доски в которой волочили располагались в горизонтальных и вертикальных рядах. Однако такие доски появились а Западной Европе где-то во втором тысячелетии новой эры, а волочильная доска из финикийского поселения около 2000 лет.

Наиболее простое приспособления для волочения проволоки состояло из деревянного круглого бруса, вколоченного в землю (Можно было использовать и обыкновенный пень). В этот брус, в его верхнюю поверхность с выемкой для укрепления, делали вырез и в него вставляли волоки.

Финикийские поселения находились недалеко остров побережье Средиземного моря - там, где находится сейчас Сирия. Их города - Бабл, Сидан, Тир - имели общую морскую границу с Египтом. Финикийцы по свидетельствам историков, основали город Карфаген на Африканском материке рядом с Египтом. Поэтому, скорее всего, они заимствовали технику волочения у Египтян. Финикийцы, как народ сформировались где-то в 3-ем тысячелетии новой эры.

обработка металл давление отверстие

Получение отверстий

Драгоценные камни тоже берут свое начало еще в палеолите - т.е. в древнем каменном веке. Тогда первобытные племена научились добывать огонь с помощью деревянной палочки, которую вращали между ладонями. Конец палочки (она делалась из твердого дерева) был заострен. Он упирался в камень, сильно разогревался, нагревал камень, и сучки травы возгорались. Поддерживался огонь сухими щепками, сухим хворостом, и костер загорелся.

Вращение руками палочки затем было заменено вращением лучковой дрелью. Лук же к тому времени уже был известен. Вероятно, на этом месте камня, где вращалась палочка, возникала ямка. Это было замечено. Затем возникли попытки ускорить процесс образования выемки в камне с помощью мерновой дрели. В это место стали подкладывать речной песок - процесс пошел гораздо быстрее. Затем камень, на котором образовалось коническое отверстие, попытались свершить с обратной стороны точно напротив уже сделанной выемки. Камень подбирали плоский, не очень большой толщины. Там где вершины конусов соприкасались, образовывалось отверстие. С помощью тонкой палочки с подачей песка его расколибровали, до нужного размера и получался цилиндрический поясок. В результате получалась волока, которая к настоящему времени мало изменилась по форме.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вначале эти волоки, как уже упоминалось выше, использовали для улучшения и выпрямления боковых поверхностей, деревянных стрел и древка копий.

Когда появились волоки для получения металлической проволоки, технология их приготовления потерпела незначительные изменения, осталась в принципе такой же в основных своих чертах.

Отверстия в камне по мере возрастания количества проволоченной проволоки понемногу увеличивались. Рядом, в доске, делали другое отверстие, а первое отверстие оставляли. Таким путем в одной каменной доске возникало все большее количество отверстий, которые стали переходами волочильного процесса. Опытным путем подбирали для каждого металла соотношения диаметров предыдущего и последующего переходов.

Большой прогресс в волочении появился с появлением стального волочильного инструмента. Волочильная железная доска именно и была найдена в поселении финикийцев, о которой упоминалось выше. К тому времени уже была известна способность стали упрочняться после специальной термической обработки и предварительно горячей деформации под ударами кузнечных инструментов - кувалды, молотков. Известны были и способы образования отверстий в стали, нагретой до температуры 800-900 которую сейчас называют температурным интервалом ковки. Кроме прошивки этого, путем местного нагрева с поддувом каждого диаметра. Воздух можно было нагревать, одно волочильное отверстие до ковочной температуры. Что бы уменьшить отверстие волоки? Ударами молотка проковывали металл вокруг очка, и оно уменьшалось в диаметре. Затем этот диаметр шлифовкой довели до нужного размера.

При волочении толстой проволоки усилия волочения было большое. Руки волочильщика испытывали очень сильную нагрузку. Изобретение катающегося механизма, на котором находился волочильщик, позволило перенести нагрузку с рук на ноги. Захватывая у волоки, очередной участок протянутой проволоки, мастер упирался ногами в столб, на котором была укреплена волока. А вместе с этим участком, мастер отталкивался ногами от столба и, держа его клешнями, он протягивал на 40-80 см сеть проволоки, а затем, разводя клещи, откусывал её. И возвращался в исходное положение. Клешни привязывали к поясу волочильщика. Мастер, который работал на таком приспособлении, назывался «КОЛЯСОЧНИКОМ». Протягивая проволоку последовательно через валики с уменьшающимся диаметром очка, мастер добивался получения проволоки нужной толщины, которая укладывалась в буксы или наматывалась на деревянные короба.

Следующим этапом в развитии проволочного производства явилось изобретение ручного рычажно клещевого волочильного станка. Он представлял из себя наклонный деревянный стол, к которому по середине прикреплялась волоченная доска. Перед ней на металлическом шесте располагались клешни, захватывающие часть проволоки у входного отверстия волоки. Сжималась клещами специальным захватом. Концы ручек клешей расходились в стороны и захват, нажимал на эти концы, сжимая клещи. Ручки клещей были несколько раз длиннее захватов, что обеспечивало сильное их сжатие, достаточное для того чтобы проволока не выскальзывала. Концы ручек клещей загибались с целью предотвращения сильного смянания проволоки, губками клещей и для того что бы захват для клещей, который тянул клещи вверх и под наклоном одновременно сжимал губки не выскальзывая из ручек клещей. Все эти соотношения подбирались опытным путем и для проволоки разных металлов существовали свои клещи.

Усилия волочения создавалось рогачом, короткое плечо которого соединялось захватом клещей, а длинное плечо пускалось вниз мускульной силой волочильного мастера, а так же его собственным весом, когда этой силы не хватало. Когда ручки клещей упирались основания рычага, цепь волочения прекращалась, волочильщик отпускал рычаг и клещи с захватом под их собственным весом опускались вниз - к волоку, по наклонной металлической доске с разжатыми губками. После следующего нажатия на рычаг вначале устранялся люфт в соединениях рогач - захват - клещи - проволока, затем губки снимались, и цепь волочения повторялась мастером. В этих стенках уже можно было протаскивать довольно толстую проволоку. Рабочий ход клещей состоял 7-10 см.

Конечно, этот способ тоже был не очень производителен, но толстая проволока в буксы уже поступала на мануфактуры связанная с изготовлением металлических изделий. Однако промышленность развивалась, проволоки продавалось все больше и больше. Выделена необходимость усовершенствовать последние изобретения.

Развитие капитализма в Западной Европе дало мощной импульс развитию техники, как и наоборот бурное развитие техники резко ускорила развитие капиталистического способа производства.

Были открыты месторождения железных и медных золотосодержащих серебряных свинцовых оловянных руд. Работа алхимиков, несмотря на их техничную цель - поиска философского камня, позволяющего превратить недрагоценный металл в драгоценный, привела к открытию многих химических элементов, разработке способов восстановления металлов из руд и заложила основы химии.

Названия, ряда химических элементов, написанная, вначале на латинице, взятие из алхимических трактатов, сохранились до настоящего времени. Промышленные предметы были в больших каменных …, гвозди замки, ключи, стальные наличники, а затем и шурупы винты. Возникла аристократия являвшееся основным потребителем ювелирных изделий, где во многом использовались тончащие проволоки из редких металлов, волочили, конечно, золото и серебро. Повышение причем резкое, трудового капиталистического производства т.к. в этом случае резко возросла прибыль, в которую входила прибавочная стоимость? присваиваемая капиталистами.

Кислоты щелочи соли производство металлических сплавов, создавались в алхимических лабораториях, были востребованы в огромной степени капиталистической промышленности, в которой чуть ли не каждый год открывались все новые и новые производства.

Недостаток рычажно-клещевого стола - прерывается процесс, протягивают проволоку через волоки. Захваты клещей, не смотря на все предосторожности, оставляли на проволоки задиры и вмятины, что снижало качество проволоки. После устранения этих недостатков привели к появлению так называемой волочильной скамьи. Она позволила получить достаточно длинные пучки без перехватывания её щипцами. Такую скамью некоторые историки техники, связывают с моментом немецкого изобретателя Рудольфа(XIV н.э.). Однако исследования советских историков техники доказали, что подобное станки использовались гораздо раньше в киевской Руси X века н.э. суть этого изобретения состояла в том, что протянутая через волок проволока наматывалась на барабан, с которым был связан ворот, издававший тяговое усилие. Применялось и т.п. 3-х ступенчатая схема получения тонкой проволоки. На первой ступени: использовалось прерывистое волочение с протяжкой периодической обрезной проволоки с использованием упомянутого вами клещевого захвата с помощью рычажно-клещевого волочильного станка.

Заготовка для протяжки использовалась новая. Затем полученный обрезок проволоки протягивался с помощью клещевого захвата и ворота с вертикальной и горизонтальной осью. Проволока на второй стадии тоже получалась со следами захвата клещей.

Размещено на Allbest.ru