- •1.Інженерна професія
- •Інженер та інженерна діяльність
- •Проблеми й парадокси сучасної інженерної діяльності
- •Початок професійної інженерної діяльності
- •Основні поняття механізмів, машинної та апаратурної техніки
- •2.1. Прості знаряддя праці
- •2.2. Механізм
- •2.3. Двигун
- •2.4. Електрогенератор
- •2.5. Привід
- •2.6. Машина
- •Приклади машин та їх корисного використання
- •2.7. Хімічний апарат
- •Продовження таблиці 2.2
- •2.8. Транспортні системи (комунікації)
- •2.9. Технологічні установки для здійснення технологічних процесів
- •3.2. Найбільш важливі історичні факти розвитку техніки до середніх віків
- •3.2.1. Винахід обертальних механізмів і машин
- •3.2.2. Винаходи Архімеда
- •3.2.3. Винаходи Герона (близько 70х років до н.Е.)
- •3.2.4. Винахід водяного колеса (на початку і століття до н.Е.)
- •3.3. Відродження прогресу в середні віки (500...1450 роки н.Е.)
- •3.3.1. Передумова відродження прогресу в середні віки
- •3.3.2. Використання водяного колеса як привода
- •3.3.3. Використання вітряків як приводів
- •3.3.4. Кермовий механізм кораблів
- •3.3.5. Компас
- •3.3.6. Кривошип і педальний механізм
- •3.3.7. Токарний верстат
- •3.4.На шляху до сучасності (1450...1660 роки н.Е.)
- •3.4.1. Передумова розвитку техніки в ці часи
- •3.4.2. Леонардо да Вінчі
- •3.4.3. Важке машинобудування, гірнича справа й металургія
- •3.4.4. Пошуки більш потужних джерел рушійної сили
- •3.5. Зародження промислової революції (1660…1815 рр.) Наближення ери капіталізму
- •3.5.1. Передумова зародження промислової революції
- •3.5.2. Ремісник і вчений
- •3.5.3. Наука й творці парової машини
- •3.5.4. Перші практично корисні парові машини
- •3.5.5. Новий пошук джерел рушійної сили
- •3.5.6. Створення пароплава
- •3.6. Зрілість промислової революції
- •3.6.1. Водяна турбіна
- •3.6.2. Електрика. Електрогенератори та електродвигуни
- •3.6.3. Парова турбіна
- •3.6.4. Двигун внутрішнього згорання
- •3.6.5. Винахід літаків
- •3.7. Період між світовими війнами
- •3.7.1. Газова турбіна
- •3.7.2. Побутові машини
- •3.8. Друга світова війна
- •3.8.1. Початок використання ядерної енергії
- •3.8.2. Реактивні літаки й гелікоптери
- •3.9. Післявоєнний період
- •3.9.1. Розвиток газотурбобудування
- •3.9.2. Виробіток електроенергії
- •3.9.3. Атомні кораблі
- •3.9.4. Автоматизація й керування технікою
- •3.9.5. Космічна ера й ракетна техніка
- •4. Матеріали, верстати й машинобудівна технологія
- •4.1. Чавун
- •4.2. Кування чавуну
- •4.3. Прокатка чавуну
- •4.4. Сталь
- •4.5. Сплави на базі алюмінію
- •4.6. Необхідність підвищення точності в машинобудуванні
- •4.7. Удосконалення токарного верстата
- •4.8. Масове виробництво й замінність частин
- •4.9. Масове виробництво й стрічковий конвеєр
- •4.10. Масове виробництво й автомобілі
- •5. Зародження й розвиток нафтогазовидобувної, нафтопереробної та нафтохімічної промисловості
- •5.1. Нафтові колодязі
- •5.2. Перші свердловини, здійснені способом ударного буріння
- •5.3. Подальший розвиток техніки буріння свердловини
- •5.4. Видобуток нафти за умов ударного буріння
- •5.5. Поява гасової лампи
- •5.6. Всім машинам потрібне змащування
- •5.7. Бензин і автомобіль
- •5.8. Нафта, вуглеводневий газ і нафтохімія
- •Зародження і розвиток азотної промисловості як однієї з основних галузей хімічної промисловості
- •6.1. Загальні зауваження відносно розвитку хімічної промисловості
- •6.2. Зародження азотної промисловості
- •6.3. Розвиток азотної промисловості
- •7. Вплив розвитку техніки на розвиток людського суспільства
- •8. Література
- •8.1. Основна література
- •8.2. Додаткова література
4. Матеріали, верстати й машинобудівна технологія
Якщо ми повернемося до 1450…1660 років, то помітимо, що більша частина машин того періоду, виготовлювалась із дерева. І цей матеріал до самого кінця ХVІІІ ст. залишався основним матеріалом для виробництва промислових машин. Метали використовувались тільки для виготовлення деталей машин, які безпосередньо сприймають навантаження, виготовлення ріжучих крайок та інше, які неможливо виготовити з неметалевих матеріалів.
4.1. Чавун
Із самого початку зародження металургії чавун виплавляли на деревному вугіллі. Тому масштаби виробництва залежали від лісних ресурсів, що стримувало розвиток металургії в ХVІ столітті.
Але з переходом у цьому ж столітті на кам’яне вугілля (патенти Сімона Стуртевента в 1612 р. і Додлі в 1619 р.) і далі на кокс (Абрагам Дарбі) темпи розвитку чорної металургії збільшились, хоч і не на багато. І тільки з 1760 року цей спосіб виплавки чавуну в Англії став переважним.
Заміна деревного вугілля коксом створювала для виплавки чавуну визначену вигоду. Далі за роками:
1748 рік. Абрагам Дарбі почав виплавляти на коксі кувальне залізо. Процес визначався складністю й малою продуктивністю.
1784 рік. Корт удосконалив спосіб Абрагама, використавши віддзеркалювальну піч, обладнану так, що метал контактував тільки з полум’ям, але не з вугіллям.
Тепер в англійській чорній металургії було все, що було потрібно для її швидкого розвитку. Виплавка чавуну пішла швидко вгору. В Англії в середині ХІХ століття було виплавлено 3 млн т чавуну, а в кінці – 8 млн тон на рік.
Таким чином, були закладені основи для розвитку залізничного транспорту, будівництва металевих корпусів для суден і створення багатьох машин, про які ми говорили раніше в нашому лекційному матеріалі.
4.2. Кування чавуну
У ці ж часи (у кінці ХVІІІ ст.) мали місце важливі події в справі створення машинного обладнання для кування й прокатки в’язкого чавуну. Габарити ковальського молота з гідроприводом, відомого ще з середніх віків, швидко збільшувались.
Зокрема:
1783 рік. Джон Вількінсон побудував свій перший паровий падаючий молот з вагою падаючих частин 7,5 тонн-сил.
1839 рік. Потужний оригінальної конструкції паровий молот було винайдено Насмітом.
1850 рік. На базі винайденого Брамом в 1796 році гідравлічного пресу був створений ще більш потужний ковальський молот.
4.3. Прокатка чавуну
У Німеччині невеликі прокатні валки з гідроприводом використовувались для опорядження поверхні поковок ще з початку ХV ст..
Особливо цікавими є роки:
1745 рік. Швед Польхельм створив жолобчасті валки для прокатки штабового чавуну.
1785 рік. Англієць Корт винайшов прокатний стан для виробництва листового або профільного заліза безпосередньо зі зливка без попереднього його оброблення.
1796 рік. Вількінсон був першим, що обладнав прокатний стан паровим приводом.
4.4. Сталь
Машини, що з’явились у кінці ХІХ століття (електрогенератор, парова турбіна, двигун внутрішнього згорання, автомобіль і т.п.) могли бути виготовлені із сталі – високоміцного матеріалу.
Для того, щоб використати сталь як конструкційний матеріал, її потрібно було виплавляти з меншими витратами й у достатній кількості.
Хронологія розроблення виробництва сталі:
1856 рік. Генрі Бесемер першим відкрив таку можливість. Він винайшов спосіб перероблення чушкового чавуну в сталь шляхом випалювання з нього домішок за допомогою повітряного дуття в особливій печі, яку стали називати бесемерівським конвертором.
60-ті роки ХІХ століття. Сіменс і французький металург Мартен розробили „мартенівський” спосіб сталеваріння. Піч, в якій сталь одержували шляхом переробки чавуну на підлозі в регенеративнім полум’ї. По прізвищу Мартена називають широко розповсюджені у наші часи сталеплавильні печі й сам процес одержання сталі. Мартенівський спосіб сталеваріння забезпечував одержання сталі при більш контрольованому режимі й кращої якості, ніж бесемерівський спосіб.
1871 рік. Муше винайшов інструментальну сталь, леговану вольфрамом, ванадієм і марганцем, що дозволило обробляти сталь з високими швидкостями різання.
1875 рік. Джілкріст і Томсон розробили „основний” процес, що дозволяв перероблювати більш доступні залізні руди з високим вмістом фосфору, що дозволило подвоїти світові виробничі потужності з виплавки сталі.
1882…1888 рр. Хадфід і Шнейдер винайшли інші сталі.
1898 рік. Тейлор і Уайт винайшли швидкорізальну інструментальну сталь.
1913 рік. Гаррі Брійрлі винайшов нержавіючу сталь.