Какие электротехнологии могут быть использованы для ускорения

Идёт приём заявок

Подать заявку

Для учеников 1-11 классов и дошкольников

Описание презентации по отдельным слайдам:

Перспективные направления технологии Электротехнологии

Список новых понятий Гальванопластика, гальваностегия, электронно-ионная технология, магнитная очистка, индукционный нагрев, электродуговая сварка, контактная сварка, электроискровая обработка токопроводящих материалов

Шесть видов технологических процессов обработки материалов Удаление части от целого Заполнение формы Перемещение объемов заготовки Присоединение частей Изменение состояния Присоединение на микроуровне

Современные электротехнологии Электротехнологии Возникновение электротехнологии Возникновение электротехнологии неразрывно связано с первыми открытиями в области электричества. В 1802 году русский ученый академик Василий Владимирович Петров построил уникальную батарею высокого напряжения из 2100 медно-цинковых элементов. Исследуя эту батарею, он открыл явление электрической дуги и обосновал возможность ее применения для плавки металлов, электроосвещения и восстановления металлов из окислов.

В 1807 году году англичанин Гемфри Дэви разработал электролитический способ получения щелочных металлов (калия, натрия, магния, кальция и др.) в чистом виде. Английский химик, физик и геолог, один из основателей электрохимии.

Грандиозный успех пришел к ученому в 37 лет. Именно тогда он изобрел гальванопластику, с помощью которой позднее были украшены интерьеры Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, произведены медные копии с форм для печатания денег, а также географических карт, почтовых марок, художественных гравюр. БОРИС СЕМЁНОВИЧ ЯКОБИ (1801—1874) Русский физик и электротехник, изобретатель электродвигателя, создатель гальванотехники Явление гальванопластики — электрохимического осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий. Это позволило с помощью электролиза получать точные копии поверхности предметов. Гальванопластика сразу же нашла применение в полиграфии и медальерном деле.

МИХАИЛ ОСИПОВИЧ ДОЛИВО-ДОБРОВОЛЬСКИЙ (1862—1919) После создания в 70-80-х годах XIX века экономичных генераторов постоянного тока и разработки в 1889 году русским инженером-электротехником М.О. Доливо-Добровольским синхронных генераторов трехфазного тока начинают быстро развиваться такие энергоемкие электротехнологические процессы, как производство алюминия, осваиваются методы получения карборунда (абразивного материала, применяемого для шлифовки) и карбида кальция для химической промышленности. Электротехнологические методы начинают применяться для выплавки высококачественных сталей.

Василий Петрович Ижевский (1863—1926), известный своими трудами в области доменного производства, электрометаллургии стали, создавший «русскую электрическую печь» для плавки цветных металлов. ВОЛОГДИН Виктор Петрович (1883-1950) разработчик технологии индукционной плавки металлов и индукционной поверхностной закалки и др.

Электронно-ионная, или аэрозольная технология

Метод магнитной очистки Магнитная обработка воды – это воздействие на воду постоянным магнитным полем, при котором растворенные в воде ионы кальция, кремния и магния теряют свою способность к солеобразованию (накипи) на сорбирующих поверхностях. При этом нерастворимые соли находятся во взвешенном состоянии, а уже существующие отложения разрыхляются и легко удаляются.

Метод магнитоимпульсной обработки Магнитоимпульсное формообразование относится к методам обработки давлением. По технологическим параметрам этот вид обработки близок к электровзрывному формообразованию. Сила, вызывающая деформацию, создается за счет электромагнитных эффектов непосредственно в самой заготовке, выполненной из электропроводного материала.

Метод прямого нагрева проводящих материалов электрическим током используется в настоящее время не только для выплавки металлов, в стекловарении, но и в пищевой промышленности, например для размораживания продукции на рыбоперерабатывающих предприятиях или для обработки плодов при промышленном консервировании. В пекарнях при выпечке так называемым электроконтактным способом получают хлеб высокого качества, с гладкой необжаренной поверхностью, без надрывов, трещин и морщин, с эластичным мякишем (в дальнейшем он используется для приготовления сухарей и бисквитов). Время выпечки сокращается в несколько раз: при напряжении питания 127 В составляет 10 мин. Удельный расход электроэнергии при этом в 2,0 – 2,5 раза ниже, чем при традиционном способе выпечки.

Электрическая сварка Сварка – технологический процесс получения неразъёмных соединений, характеризующихся междуатомной связью, путём раздельного или совместного приложения тепла и давления. Для всех твёрдых металлов и их сплавов характерна кристаллическая структура, в которой все атомы занимают строго определённые места, образуя, так называемый, базис кристаллической решётки. Базис решётки состоит из положительно заряженных ионов, между которыми находятся свободные электроны. Они то и образуют «электронный газ». Подвижность этих электронов обуславливает теплопроводность и электропроводность металлов.

Контактная сварка 1- заготовки; 2 – электроды; 3- сварная точка

Индукционный нагрев Под индукционным нагревом понимается нагрев при бесконтактной передаче энергии в нагреваемое тело с помощью электромагнитных волн. Индукционные установки в своей основе имеют индуктор-проводник специальной формы, питаемый переменным электрическим током. При протекании на индуктор тока возникает переменное электромагнитное поле. При возникновении переменного поля на металлические тела последние нагреваются. В быту сегодня применяются электроплиты с индукционными конфорками. В таких плитах нагревается металлическая посуда, а сами конфорки остаются холодными.

Метода высокочастотного диэлектрического нагрева Если диэлектрик поместить между металлическими обкладками и приложить к ним переменное напряжение, то вследствие процессов смещения молекул вещества он начинает нагреваться. Области применения и возможности метода высокочастотного диэлектрического нагрева очень широки. Его используют для сушки литейных стержней и форм, древесных волокнистых масс, шерсти, бумаги и других материалов, для склейки изделий из древесины, фанеры, картона, при изготовлении деталей из пластмасс (упаковочной пластмассовой тары, труб), вулканизации каучука и др. Метод применяют в машиностроении, фармацевтической, химической, полиграфической, швейной и других отраслях промышленности.

Метод электроискровой (электроэрозионной) обработки Электроэрозионная прошивка (прожиг) – метод электроэрозионной обработки подобный штамповке, но в этом случае лишний металл при этом не деформируется, а удаляется электроискровым способом.

Возможность изготовления деталей сложных форм, криволинейных отверстий и отверстий некруглого сечения, которые нельзя получить другими способами обработки; К достоинствам электроэрозионной обработки относятся:

Читайте также:  Кирпич для отделки цоколя

Возможность обрабатывать токопроводящие материалы любой механической прочности, твердости, вязкости, хрупкости из твердых сплавов, закаленных сталей, абразивных материалов, камня;

Электроэрозионные станки предназначены для автоматического изготовления деталей сложной формы из электропроводных материалов, как с вертикальной (цилиндрической), так и с наклонной (конической) образующей, в том числе профилей с переменным углом наклона и различными контурами в верхней и нижних плоскостях обрабатываемого изделия — деталей вырубных штампов, пресс-форм, матриц-пуансонов, фасонных резцов, шаблонов и др.

Практические задания. 1.Определите, при изготовлении каких предметов, имеющихся в вашем доме, могли быть использованы электротехнологии. 2.Какие электротехнологии могут быть использованы для ускорения протекания различных технологических процессов. Вам необходимо заполнить таблицу по теме «Основные научные открытия и изобретения 20 века». Годы Авторы Открытия, изобретения

Представленная Презентация может быть использована на уроке Технологии в 10 классе по теме "Перспективные направления технологии. Электротехнологии." Электротехнологии входят в качестве составной части практически во всех известных технологиях. Однако, пока многие электротехнологии весьма энергоемки и экологически несовершенны. Презентация позволит познакомить учащихся с основными видами современных электротехнологий и историей их создания, в развитие которых внесли отечественные ученые.

  • Среднякова Юлия СергеевнаНаписать 14349 01.05.2015

Номер материала: 260985

    01.05.2015 6739
    01.05.2015 606
    01.05.2015 461
    01.05.2015 1495
    01.05.2015 765
    30.04.2015 2113
    30.04.2015 1631

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Урок 14. Технология 10-11 классы

Конспект урока "Современные электротехнологии"

Давайте дадим определение.

Электротехнологии – это группа различных технологических процессов, которые объединены тем, что все они используют для воздействия на заготовку электрический ток.

На сегодняшний день, электротехнологии – это одно из ведущих направлений современных технологий.

Внедрение именно электротехнологий позволяет увеличивать производительность труда практически во всех отраслях производства. Улучшается качество продукции. Создаются новые материалы и продукты с заданными свойствами. Электротехнологии помогают экономить материальные и трудовые ресурсы, а также снижать вредное воздействие производства на окружающую среду.

Как же появились электротехнологии? Окунёмся в историю.

Развитие электротехнологий неразрывно связано с развитием электричества.

В 1802 году русским академиком Василием Владимировичем Петровым была построена уникальная батарея высокого напряжения, которая состояла из двух тысяч ста медно-цинковых элементов.

В процессе исследования этой батареи учёный открыл явление электрической дуги и обосновал возможность её использования для плавки металлов, электроосвещения и восстановления металлов из окислов.

А англичанин Хэмфри Дэви в 1807 году разработал электролитический способ получения в чистом виде таких щелочных металлов, как калий, натрий, магний, кальций и так далее.

Русский академик Борис Семёнович Якоби открыл в 1838 году явление гальванопластики. Это электрохимическое осаждение металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий.

То есть с помощью электролиза стало возможным получать точные копии поверхности предметов. Активно использовать данное открытие стали в полиграфии и медальерном деле. Именно Борис Семёнович Якоби является одним из ключевых разработчиков гальваностегии.

Гальваностегия – это нанесение металлических покрытий на предметы.

После создания в 70 – 80 годах XIX века экономичных генераторов постоянного тока и разработки русским инженером-электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в 1889 году синхронных генераторов трёхфазного тока, началось быстрое развитие такого энергоёмкого электротехнологического процесса, как производство алюминия, а также стали активно осваиваться методы получения карборунда (это абразивный материал, который используется для шлифовки) и карбида кальция для химической промышленности.

В это время электротехнологические методы начинают применять для выплавки высококачественных сталей.

Именно русские и советские учёные и инженеры внесли большой вклад в развитие электротехнологии.

Русский учёный Василий Петрович Ижевский создал так называемую русскую электрическую печь для плавки цветных металлов.

А вот разработка технологии индукционной плавки металлов принадлежит другому русскому учёному Валентину Петровичу Вологдину.

Не стоят электротехнологии на месте и сегодня. Они постоянно развиваются, совершенствуются, внедряются во все отрасли производства, сельское хозяйство, быт и медицину.

Давайте рассмотрим примеры некоторых электротехнологических процессов, которые широко применяются в быту и промышленности.

Первая технология, с которой мы познакомимся поближе – это электронно-ионная или аэрозольная.

Основана она на воздействии электрических полей на заряженные частицы материалов, которые взвешены в газообразной или жидкой среде.

Этот метод активно используется нами в быту. На его основе работают разнообразные фильтры, которые очищают воздух от табачного дыма или пыли. Заряженные частицы пыли оседают в фильтрах на специальных пластинах, которые периодически нужно очищать или промывать.

На производствах эту технологию используют для окрашивания деталей, например, кузовов автомобилей. При покраске заряжаются капельки краски. Они притягиваются к металлическому корпусу, который находится под действием электрического потенциала.

В результате под действием электрического поля капельки краски равномерно покрывают даже самые сложноизогнутые поверхности.

Читайте также:  Кармашки для игрушек своими руками

Следующие методы, с которыми мы познакомимся – это методы магнитной очистки.

Они активно используются на тепловых электростанциях. С их помощью очищают смазочно-охлаждающие жидкости.

Снижению количества накипи на стенках теплообменных аппаратов служат установки для магнитной обработки воды.

С помощью установок изменяются такие физические свойства воды, как натяжение, вязкость, плотность и электропроводность.

В результате такой обработки соли кальция и магния, которые находятся в воде, теряют прочность своей кристаллической структуры, легко отделяются от стенок сосудов и труб и выносятся потоком воды в виде взвешенных частиц, которые называют шламом.

Метод магнитоимпульсной обработки короткими импульсами сильного магнитного поля – это одна из самых прогрессивных технологий обработки металлических деталей.

Применяются магнитоимпульсные установки для штамповки, обжига и раздачи труб, а также для пробивки отверстий в заготовках из токопроводящих материалов.

Принцип работы этих установок основан на взаимодействии мощных импульсов магнитных полей и вихревых токов, которые возникают в заготовках.

Метод прямого нагрева проводящих материалов электрическим током в настоящее время широко используют не только для выплавки металлов в стекловарении, но и в пищевой промышленности. Например, эту технологию активно используют для размораживания продукции на рыбоперерабатывающих предприятиях. Также метод прямого нагрева током широко применяют для обработки плодов при промышленном консервировании.

В пекарнях при выпечке хлеба высокого качества используют электроконтактный способ. При таком методе выпечки хлеб получается с гладкой необжаренной поверхностью, на которой нет надрывов, трещин и морщин. У такого хлеба эластичный мякиш. Используют хлеб, приготовленный таким образом, для приготовления сухарей и бисквитов.

Кроме того, время выпечки сокращается в несколько раз. При напряжении питания всего в сто двадцать семь вольт хлеб выпекается за десять минут. Для сравнения, при обычном способе выпекания хлеба время выпечки составляет не менее сорока пяти минут.

Важно отметить, что при таком способе выпечки хлеба общие затраты на электроэнергию сокращаются в два-два с половиной раза.

Следующий электротехнологический процесс, который мы рассмотрим – это электрическая сварка. Дадим определение.

Электрическая сварка – это технологический процесс получения неразъёмных соединений деталей в результате их электрического нагрева до плавления или пластического состояния. В промышленности и строительстве широко используются такие разновидности электрической сварки, как дуговая и контактная сварка.

Начало промышленного использования дуговой сварки связывают с изобретениями русских инженеров Николая Николаевича Бенардоса и Николая Гавриловича Славянова. Бенардос в 1881 году использовал для сварки электрическую дугу, которая горела между электродом и металлическим изделием. Он использовал угольный, то есть неплавящийся электрод.

Славянов, в свою очередь, в 1888 году использовал для сварки ту же самую электрическую дугу между электродом и металлическим изделием, но электрод он использовал металлический, то есть плавящийся.

Поскольку при дуговой сварке детали свариваются за счёт расплавления материала соединяемых кромок и последующего его отверждения, то этот вид сварки относят к сварке плавлением.

Теплоту, которая необходима для расплавления металла, выделяет электрическая дуга, которая горит между заготовками и электродом.

Если электрод плавящийся, то именно он расплавляется при дуговой сварке. Если же электрод неплавящийся, то расплавляется присадочный пруток.

Электрическая дуга смещается вдоль соединяемых кромок вместе с движением электрода.

Сварной шов образуется по мере удаления дуги и кристаллизации жидкого металла.

А вот контактная сварка – это один из видов сварки давлением.

При контактной сварке нагрев места сварки и давление на него осуществляются электрическим током через заготовки. Тепловая энергия при контактной сварке собирается только в местах соприкосновения элементов.

На рисунке показана контактная точечная сварка. Её применяют при соединении листовых заготовок.

Детали для сварки собирают внахлёст, сжимают между двумя медными электродами и пропускают электрический ток. Именно ток вызывает интенсивный разогрев материала заготовок между электродами.

В месте максимального электрического сопротивления, а именно между поверхностями свариваемых листов, выделяется наибольшее количество теплоты. Именно в этом месте металл расплавляется и образуется жидкое ядро. После того, как электрический ток выключится, расплавленный металл кристаллизуется при сохраняющемся давлении электродов. Именно это и улучшает качество сварной точки, которая образуется.

Но нагревать токопроводящий материал можно и без тока. С помощью установок индукционного нагрева. В них электрическая энергия сначала преобразуется в энергию электромагнитного поля, а затем передаётся нагреваемому телу и выделяется в нём в виде теплоты.

Для передачи энергии не нужны контактные устройства. Конечно, это упрощает конструкцию самих нагревателей и делает технологический процесс автоматизированным.

При использовании индукционного нагрева повышается производительность, улучшается качество изделий и санитарно-гигиенические условия производства.

В быту ярким примером использования этой технологии являются плиты с индукционными конфорками.

При готовке на них нагревается металлическая посуда, а сами конфорки остаются холодными.

Для сквозного нагрева деталей при прокатке, ковке, штамповке, прессовке, пайке используют установки промышленной частоты.

А для нагрева неметаллических материалов используют установки высокочастотного диэлектрического нагрева.

В пищевой промышленности такие установки используют для стерилизации, пастеризации, консервирования и дезинсекции различных пищевых продуктов.

При таком способе заготовки продукты сохраняют естественные вкусовые качества и витамины.

Для обработки деталей из высокопрочных сплавов можно использовать метод электроискровой или электроэрозионной обработки.

Он был разработан советскими учёными Борисом Романовичем Лазаренко и его женой Натальей Иосифовной Лазаренко в годы Великой Отечественной войны.

Именно супруги Лазаренко предложили использовать для технологических целей явление разрушения – эрозии электрических контактов радиоаппаратуры под воздействием электрических импульсов.

Читайте также:  Какую скорость выбрать для циркуляционного насоса отопления

Они показали, что при определённых условиях процессом электрической эрозии можно управлять и он может вызывать разрушение одного из электродов.

С этим методом связаны методы электроэрозионной прошивки и копирования.

При прошивке форма электрода-инструмента полностью совпадает с формой получаемого отверстия. А при копировании на деталь переносится форма нижней поверхности электрода-инструмента.

Широкое распространение получил и такой метод электроэрозионной обработки, как вырезка проволокой.

При таком способе в качестве электрода-инструмента выступает движущаяся тонкая латунная проволока. Современные электроэрозионные станки, в которых есть системы числового управления, могут производить вырезку отверстий переменного сечения криволинейных пазов с точностью до микрометра.

В электроэрозионной установке тонкой мягкой проволокой можно даже разрезать толстый лист танковой брони.

Сформулируем основные достоинства электроэрозионной обработки.

1. Возможность обрабатывать токопроводящие материалы любой механической прочности, твёрдости и вязкости. Даже материалы из твёрдых сплавов, закалённых сталей, абразивных материалов и камня.

2. Возможность изготовления деталей сложных форм, криволинейных отверстий и отверстий некруглого сечения, которые нельзя получить никакими другими способами обработки.

3. Нет необходимости в высокопрочном и твёрдом инструменте. Это позволяет снизить затраты на его изготовление.

Подведём итоги урока.

Сегодня мы познакомились с современными электротехнологиями. Дали определение этому понятию. Поговорили об истории развития электротехнологий. Подробнее узнали про электронно-ионную технологию, методы магнитной очистки, метод магнитоимпульсной обработки, метод прямого нагрева, электрическую сварку, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев и метод электроэрозионной обработки.

Электротехнология -это наука, изучающая теорию и практику преобразования электрической энергии в тепловую, химическую, механическую и другие виды энергии, совмещенного с технологическим процессом в едином устройстве.

В процессе преобразования электрическая энергия оказывает действия: тепловое, химическое, механическое, оптическое и их сочетание.

В соответствии с действием электрической энергии электротехнологическое оборудование разделено на электротермическое, электрохимическое и электрофизическое.

Включает в себя следующие процессы и оборудование:

  • электротермические процессы и электротермическое оборудование для осуществления этих процессов;
  • электросварочные процессы и электросварочное оборудование;
  • электрофизические процессы и оборудование;
  • электрохимические процессы и оборудование;
  • ионные технологии.

Подготовку специалистов по электротехнологии проводили и проводят профильные кафедры:

  • в ЛЭТИ (ныне СПбГЭТУ) ;
  • в МЭИ;
  • в НГТУ (ранее известный во всем мире НЭТИ);
  • в СФУ (КГТУ) ;
  • в УПИ;
  • в Саратове и ряде других государственных высших технических учреждениях.
  • в КрасГАУ

Наиболее полно в условиях СССР теория и практика давалась в МЭИ, тесно связанном с ВНИИЭТО. После искусственного уничтожения ВНИИЭТО позиция МЭИ в области электротехнологии стала резко снижаться, и кафедра ЭТУ были объединена с кафедрой электротехнического материаловедения. В настоящее время кафедра АЭТУС НИУ "МЭИ" воссоздана как самостоятельное структурное подразделение, и несмотря на вывод крупных металлургических и машиностроительных предприятий с территории Москвы, ведет активную работу по внедрению современных электротехнологий в других отраслях промышленности. Также наиболее качественно подготовка специалистов по электротехнологии осуществлялась в НГТУ (бывшем НЭТИ) с ориентированием на НПО Сибэлектротерм, который являлся крупнейшим производственным предприятием по производству электротермического оборудования, к тому же при Сибэлектротерме находилось мощное СКБ ВНИИЭТО Новосибирское отделение (штат около 900 человек). В настоящее время в НГТУ подготовку специалистов по направлению Электротехнология осуществляет кафедра Автоматизированные электротехнологические установки (зав.кафедрой д.т.н., профессор Алиферов А.И.), основной упор кафедра делает на подготовку инженеров, бакалавров и магистров по оборудованию и технологиям – дуговые электропечи, руднотермические электропечи, индукционные электропечи, электропечи сопротивления, ВДП, электрошлаковые электропечи, плазменно-дуговые электропечи, электронно-плазменные электропечи и др., особый упор кафедра делает на автоматизацию установок, технологий, тепловые расчеты, сложные электромагнитные расчеты в пользу промышленности и подготовки специалистов.

По индукционному направлению наиболее качественно широкомасштабную подготовку выполняет профильная кафедра в бывшем УПИ г. Екатеринбург, эта кафедра аффиллирована с фирмой РЭЛТЭК, являющейся крупнейшим отечественным производителем индукционного оборудования различного типа. Хорошими темпами развивается профильная кафедра в Сибирском федеральном университете, ориентированная на промышленность Красноярского края, Хакасии и других регионов, эта кафедра, особенно в последнее время, готовит качественный научный потенциал побивая все рекорды по защите качественных кандидатских и докторских диссертаций.

В настоящее время бывшие структуры, сформировавшиеся при развале НПО ЭЛЕКТРОПЕЧЬ (Холдинг по Электротехнологии в условиях СССР) перепрофилируются (например под работу с нефте-газо-добывающими отраслями), влачат жалкое существование или исчезли с исторических горизонтов (ВНИИЭТО, БакЗЭТО, ДагЗЭТО, СКБ Сибэлектротерм, Бийскэлектропечь, Сибэлектротерм и др.), причина очевидна, конкуренция между собой, с западными, американскими и азиатским фирмами, отсутствие четкой государственной политики, спад в призводственной сфере (машиностроение, оборонно-промышленный комплекс и др.), отсутствие качественно подготовленных специалистов, способных работать в новых условиях, неумение управленцев работать в изменяющихся условиях переходного от социализма периода и ряд других причин.

В свою очередь электротермические установки подразделяются на: – Электропечи сопротивления, Индукционные установки, Дуговые электропечи в том числе и постоянного тока, а также АКОСы, Руднотермические печи, Вакуумно-дуговые печи, Электрошлаковые печи, Плазменные печи, Электронно-лучевые печи, Электронно-плазменные печи и ряд других. Электропечи являются одними из самых крупных потребителей электроэнергии, установленная мощность дуговых электропечей достигает 95-150 МВА в единице при токах нагрузки до 100 кА и более.

Электропечи относятся к опасным производственным объектам, поднадзорным Ростехнадзору.

Комментарии запрещены.

Присоединяйся