Ческой сварки.
2.Сварка трением.
3.Диффузионная сварка.
Оборудование для автоматической и полуавтоматической сварки.
Оборудование для автоматической сварки.
На рис.25 схематически показан процесс автоматической сварки под слоем флюса.
Рис.25.Схема автоматической сварки под слоем флюса.
Сварка производится голой электродной проволокой 4, которая с катушки 3 подается в зону горения 1 дуги сварочной головкой автомата 5, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки из бункера 2 по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корку шлака 7. Остальная часть флюса отсасывается в бункер по трубке 6.
Оборудование для полуавтоматической сварки.
Полуавтоматическая сварка выполняется специальными полуавтоматами, часто шлангового типа.
Рис.26.Схема шлангового полуавтомата.
Шланговый полуавтомат (рис.26) состоит из переносного механизма 3, держателя 1 со специальным гибким шлангом 2, передвижного аппараторного ящика с включающей аппаратурой и электроизмерительными приборами 5. Питание дуги осуществляется соответствующими источниками. На схеме показан сварочный трансформатор с дроссельной катушкой 6. Механизм 3 обеспечивает подачу электродной проволоки с постоянной скоростью, имеет электродвигатель мощностью 0,1 кВт. Скорость подачи проволоки может меняться в пределах 80-600 м/ч путем перестановки зубчатых колес. Через гибкий шланг 2 механизмом подается электродная проволока диаметром до 2мм из кассеты 4.
Устройство гибкого шланга показано на рис.27.
Рис.27.Гибкий шланговый провод.
Внутри шланга для пропуска электродной проволоки с помощью подающего механизма имеется гибкая спираль 1 из стальной проволоки, отделенная изоляцией 2 от токоведущих медных проводов 3 сварочного тока и от проводов 4 для цепи управления. Сверху токоведущей части имеются хлопчатобумажная оплетка 5 и прочная резиновая изоляция 6.
|
|
На рис.28 приведена схема электрододержателя для шланговой полуавтоматической сварки.
Рис.28.Электрододержатель.
Электрододержатель имеет алюминиевый корпус 8 с бункером 3 для сухого зернистого флюса, ручку 5 для перемещения электрододержателя сварщиком вдоль шва и кнопки 6 для пуска и остановки.
Сварка трением.
При этом способе сварки используется превращение механической энергии в тепловую. При вращении металлических заготовок 1 одна относительно другой одна установлена в неподвижном зажиме 2, а вторая в подвижном зажиме 3 (рис.29), их торцы разогреваются вследствие трения поверхностей соприкосновения. Разогрев производят до пластического состояния, а затем прикладывают осевое усилие Р. Образование сварного соединения происходит в результате возникновения металлических связей между контактирующими поверхностями. Окисные пленки, имеющиеся на металлических поверхностях в точке соединения, разрушаются трением и удаляются в результате пластической деформации в радиальных направлениях.
Рис.29.Принципиальная схема сварки трением.
Основными параметрами процесса сварки трением являются: скорость относительного перемещения свариваемых поверхностей., величина удельного давления, прилагаемого к свариваемым поверхностям., величина пластической деформации, т.е. осадки. Необходимый для сварки нагрев при прочих равных условиях обусловлен скоростью вращения и величиной осевого усилия.
|
|
При сварке трением по сравнению с контактной стыковой сваркой снижаются затраты энергии и требуемые мощности. Так, при сварке стали трением требуется энергии в 5-10 раз меньше, чем при контактной сварке. Параметры режима сварки трением (угловая скорость, величина усилия сжатия и осадки, продолжительность нагрева) зависят от свойств свариваемого металла, площади сечения и конфигурации изделия.
Сваркой трением можно соединять однородные и разнородные металлы, причем соединение получается с достаточно высокими механическими свойствами.
В промышленности сварка трением применяется при изготовлении составного режущего инструмента, различных валов, штоков с поршнями, пуансонов и др.
Для сварки трением применяют специальное оборудование, рассчитанное на работу при больших скоростях вращения.
Диффузионная сварка.
Процесс диффузионной сварки в вакууме открыт, исследован и разработан для промышленного применения профессором Н.Ф.Казаковым. Его успешно применяют прежде всего для соединения материалов, которые обычными методами сварки соединить трудно или невозможно, например, сталь с чугуном, титаном, ниобием, вольфрамом, металлокерамикой, платину с титаном, керамику с коваром, титаном, золото с бронзой.
Диффузионная сварка основана на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующихся материалов. Металл находится в твердом состоянии, но температура нагрева близка к температуре рекристаллизации свариваемых металлов. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование окисной пленки на поверхности, которая могла бы препятствовать диффузии.
|
|
Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой высоким классом чистоты (6 и выше) и последующей очисткой от окислов и загрязнений. Тончайшие адсорбированные газовые и масляные пленки не препятствуют образованию соединения, так как испаряются в вакууме или диффундируют вглубь материала.
Заготовки нагревают при помощи высокочастотных индукторов, вольфрамовых или молибденовых нагревателей сопротивления, расфокусированного электронного луча или несколькими лучами, генерируемыми отдельными электронно-оптическими системами.
Усилие сжатия обеспечивается при помощи механических, гидравлических или пневматических устройств. Можно использовать и разницу в коэффициентах термического расширения приспособления и свариваемых материалов.
Сжимающее давление, необходимое для увеличения площади действительного контакта поверхностей, составляет обычно 0,1-2 кгс/мм².
Сущность диффузионной сварки в вакууме с технологической стороны заключается в следующем: свариваемые заготовки помещают в камеру (рис.30), в которой создают вакуум и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Время выдержки и температура нагрева определяются родом свариваемого материала, размерами и конфигурацией свариваемых заготовок. После медленного охлаждения давление снимается.
Установки для диффузионной сварки в вакууме состоят из камеры, вакуумной системы для создания требуемого вакуума в камере, системы сжатия деталей и аппаратуры управления работой отдельных узлов установки. Наряду с установками для индивидуального производства, имеющих обычно ручное управление, созданы установки и для серийного и поточно-массового производства с полуавтоматическим или автоматическим программным управлением.
Рис.30.Принципиальная схема установки
для диффузионной сварки в вакууме:
1-вакуумная камера.,2-цилиндр гидропривода.,
3-поршень.,4-стол для крепления деталей.,
5-индуктор.,6-свариваемые детали.
Важным преимуществом диффузионной сварки является возможность соединения деталей не только по плоским, но и по рельефным поверхностям- коническим, сферическим и другой сложной формы.
Диффузионную сварку применяют для сварки магнитных сплавов. Методом диффузионной сварки изготовляют биметаллические, триметаллические и тетраметаллические детали и другие многослойные детали и изделия. Отсутствие грата, шлака и окалины позволяет исключить операцию окончательной обработки после сварки, что исключает потерю ценного металла. Можно соединять заготовки, резко отличающиеся по толщине, и получать соединения с высокой точностью размеров., масса конструкции не увеличивается, что неизбежно при сварке, пайке, склеивании., отсутствует коробление деталей., отпадает необходимость в термической обработке., при диффузионной сварке повышается качество изделий и увеличивается срок их службы.
Соединения, полученные диффузионной сваркой, по прочности, плотности, пластичности, термической и коррозионной стойкости полностью отвечают требованиям предъявляемым к любым ответственным конструкциям.
СРСП №13
1.Обрудование для газовой сварки.
2.Сварка давлением.
3.Аргонодуговая сварка.
Оборудование для газовой сварки.
Ацетилен получают в ацетиленовых генераторах, где происходит взаимодействие между карбидом кальция и водой.
Из 1кг карбида кальция при действии на него воды выделяется около 320л ацетилена.
Ацетиленовые генераторы делятся на передвижные и стационарные. Передвижные имеют относительно небольшую массу (до 50кг без воды) и производительность до 300 л/ч. Стационарные генераторы рассчитаны на высокую производительность- до 100 тыс.л/ч По давлению различают генераторы низкого (до 0,1 ат) и среднего (до 1.5 ат) давления.
Рис.31.Ацетиленовый генератор.
Рассмотрим конструкцию переносного генератора (рис.31). В корпус генератора 1 вварена реторта 10, в которую помещена загрузочная сетка 11 с карбидом. Вода для реакции поступает из бака 8, вмонтированного в верхней части корпуса, через регулятор 9. До начала работы вода в бак 8 наливается через трубу 6. Выделившийся ацетилен проходит из реторты по трубе 3 в газгольдер, а затем по трубе 4 через водяной затвор- в сварочную горелку. Если отбора ацетилена нет (сварка не ведется), в газгольдере и реторте повышается давление, под действием которого вода вытесняется в камеру 2, а регулятор 9 закрывает подачу воды. При возобновлении отбора ацетилена давление падает, вода возвращается в переднюю камеру реторты, смачивает карбид, и выделение ацетилена возобновляется Регулятор 9 снова начинает пропускать воду. Генератор снабжен манометром 7 и предохранительным клапаном 5. Во избежание перегрева ацетилена реторта охлаждается водой.
По специальным шлангам ацетилен направляется в сварочную горелку. По другим шлангам туда направляется кислород. Для понижения давления кислорода, отбираемого из баллона (150 ат и ниже), до рабочего (3-10 ат) и поддержания этого давления постоянным служит кислородный редуктор.
Сварочные горелки служат для образования газосварочного пламени. Горелки бывают низкого и среднего давления. В горелках среднего давления необходимое смешивание газов обеспечивается достаточно большим давлением ацетилена (порядка 0,25-0,5 ат). При низком давлении ацетилена (0,01-0,05 ат), чтобы обеспечить необходимое количество его в смеси, используется принудительное засасывание ацетилена при помощи разрежения, создаваемого кислородной струей на выходе из инжектора горелки. Инжекторная горелка получила наибольшее распространение в промышленности, так как она более безопасна в работе и может работать на низком и среднем давлении ацетилена. На рис.32 представлена схема инжекторной горелки.
Рис.32.Принципиальная схема инжекторной горелки.
Кислород под давлением 3-4 ат поступает в горелку и через ниппель, регулировочный вентиль и трубку 1 попадает к инжектору 3. Выходя с большой скоростью из низкого канала инжекторного конуса 3, кислород создает значительное разряжение в камере 4 за инжектором и засасывает горючий газ, поступающий через ниппель и вентиль 2 в ацетиленовые каналы горелки, в камеру смешения 5, где и образуется горючая смесь. Далее горючая смесь поступает по наконечнику 6 к мундштуку 7, на выходе из которого при сгорании образуется сварочное пламя.
Горелки этого типа имеют сменные наконечники с различными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что обеспечивает возможность регулирования мощности газосварочного пламени.
Сварка давлением.
Стыковая сварка.
Стыковую сварку разделяют на сварку оплавлением и сварку сопротивлением. При сварке оплавлением торцы заготовок доводятся до оплавления, а при сварке сопротивлением торцы заготовок разогреваются до пластического состояния и производится последующая осадка.
Рис.33.Схема машины для стыковой сварки.
Свариваемые детали 3 и 7 (рис.33) помещают между зажимами 4 и 6, подключенными к вторичной обмотке трансформатора 8. Одну из плит 2 неподвижно закрепляют на станине 1 и изолируют от нее, а другую плиту 5 можно перемещать по направляющим станины. Перемещение плиты вместе с закрепленной деталью осуществляется в машинах при помощи рычага, штурвала, пружины, а при сварке деталей значительных размеров- при помощи механических, гидравлических или пневматических устройств.
При сварке сопротивлением заготовки, зажатые в машине, сжимаются небольшим усилием, обеспечивающим контакт свариваемых поверхностей. Затем включается ток, металл разогревается до пластического состояния, производится осадка и сварка.
Различают сварку с непрерывным и прерывистым оплавлением. При непрерывном оплавлении установленные в зажимах машины детали равномерно сближают при включенном напряжении во вторичной цепи. При прерывистом оплавлении зажатые заготовки сближают под током, приводят в кратковременное соприкосновение и вновь разводят на небольшое расстояние.
Метод оплавления имеет ряд преимуществ перед сваркой сопротивлением: поверхность стыка не требует особой подготовки, можно сваривать заготовки с сечением сложной формы, свариваются разнородные металлы.
Точечная сварка.
При точечной сварке заготовки из тонкого листового металла (толщиной 0,2-8мм) соединяют внахлестку.
Метод точечной сварки состоит в нагреве свариваемых деталей при прохождении тока от одного электрода через детали к другому. Происходит быстрый нагрев и расплавление металла в зоне соединения с образованием «ядра» сварочной точки, имеющей чичевицеобразную форму размером обычно 2-12мм. Давление, приложенное к электродам, уплотняет металл в сварочной точке и обеспечивает прочное соединение.
Рис.34.Точечная сварка.
На рис.34 показана схема точечной сварки. Свариваемые листы 4 зажимают между верхним 3 и нижним 5 электродами сварочной машины, к которым через электрододержатели 2 и 6 и хоботы 1 и 7 подведен ток от трансформатора 8. Нижний опорный хобот делается неподвижным, а верхний подвижным., при сварке верхний хобот создает давление на свариваемые листы. Соприкасающиеся с медным электродом поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния или частично до расплавления внутренних слоев детали, затем выключают ток и снижают давление. В результате образуется литая сварная точка.
Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым деталям может быть двусторонней и односторонней.
Шовная сварка.
Признаком этого вида сварки является наличие хотя бы одного электрода в виде ролика, катящегося по шву. Роликовая сварка- разновидность точечной сварки, при которой точки ядра перекрывают одна другую и создают сплошной шов, между свариваемыми заготовками образуется прочно-плотное соединение. При шовной сварке (рис.35) свариваемые детали 1 также соединяют внахлестку и помещают между двумя вращающимися медными роликами (электродами) 2, через которые поступает ток от трансформатора 3 для нагрева и расплавления металла. Этими же роликами производится осадка (сжатие) нагретого металла при движении вдоль шва. Толщина свариваемых листов должна быть в среднем 0,3-3мм. Шовную сварку так же, как и точечную, можно выполнять при одностороннем и двустороннем расположении электродов.
Рис.35.Схема шовной сварки.
СРСП 14.
1.Производство магния и титана.
2.Антифрикци-
онные сплавы.
3.Баббиты и припои.
Производство магния.
Для производства магния применяют магнезит, доломит, карналлит и бишофит.
Для получения металлического магния применяют два способа: электролитический и термический. В основе первого способа лежит электролиз расплавленного хлористого магния, а второго- восстановление окиси магния.
Хлористый магний получают обжигом магнезита или доломита при температуре 750-850ºС с последующим хлорированием образующейся окиси магния при 800-900ºС.
Полученный хлористый магний в расплавленном состоянии транспортируется в ковше в цех электролиза. Получение магния ведут в специальных электролизных ваннах. Электролитом является расплав хлористых солей. Анодами служат графитовые электроды, соединенные с положительным полюсом источника тока, катодами- стальные пластины, подключенные к отрицательному полюсу источника тока.
Полученный электролизом магний содержит до 3% примесей (хлористые соли, окись магния и др.), поэтому его подвергают рафинированию путем переплавки в стальных тигельных печах с флюсом или возгонкой магния. В качестве флюса применяют сплав хлористых и фтористых солей, которые перемешивают с жидким металлом при температуре 720-750ºС, после чего дают расплаву выстояться. При этом примеси опускаются на дно тигля. Очищенный магний разливают в изложницы при помощи ковшей чайникового типа, причем струя металла предохраняется от окисления путем опыления ее мелким порошком серы.
В основу производства магния термическим путем положены процессы восстановления окиси магния кремнием, карбидом кальция или углеродом. Восстановление магния кремнием или карбидом кальция ведется в стальных ретортах при глубоком вакууме и температуре 1100-1200ºС. Основным исходным материалом служит обожженный магнезит или доломит.
Производство титана.
Для производства титана применяют главным образом рутил, ильменит и перовскит. В связи с большим сродством титана к кислороду восстановить его из двуокиси не удается. Поэтому двуокись титана сначала переводят в тетрахлорид титана, а затем из последнего получают чистый металл.
Для получения четыреххлористого титана рутил смешивают с коксом, древесным углем или графитом и каменноугольным пеком. Из полученной смеси изготовляют прессованием брикеты, которые затем в герметически закрывающихся печах прокаливают при температуре 800-900ºС. Полученные пористые брикеты подвергают хлорированию в специальных установках при температуре 800-850ºС.
Для восстановления титана из тетрахлорида существует несколько способов. Лучшим из них, получившим широкое распространение, является магнийтермический. Восстановление титана производится магнием в специальных печах, называемых реакторами. Для этого магний высокой чистоты в виде чушек загружают в стальной стакан реактора и затем реактор плотно закрывают крышкой. Далее из реактора откачивают воздух, наполняют его аргоном и подают туда тетрахлорид титана.
Для удаления металлического и хлористого магния полученный титан подвергают рафинированию вакуумной сепарацией. Для этого стакан с реакционной массой закрывают крышкой, имеющей отверстия, затем поворачивают вверх дном, устанавливают в печь, создают вакуум и нагревают.
Полученную титановую губку переплавляют в дуговых вакуумных печах, и металл разливают в слитки. Плавка под вакуумом позволяет дополнительно очистить титан от влаги, водорода, металлического и хлористого магния.
Антифрикционные сплавы.
Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей. К таким материалам относятся сплавы на основе олова, свинца, меди и алюминия. Антифрикционные свойства сплавов наиболее полно проявляются в подшипниках скольжения.
В подшипниках скольжения трение происходит между валом и вкладышем подшипника. Антифрикционный материал вкладыша подшипника предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает трение в силу того, что обладает прочной и пластичной основой, в которой имеются твердые (опорные) включения. При трении пластинчатая основа частично изнашивается, а вал опирается на твердые включения. В этом случае трение происходит не по всей поверхности соприкосновения трущихся деталей, а смазка удерживается в изнашивающихся местах пластичной основы.
Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые сплавы, чугун и металлокерамические материалы.
Для оловянных и оловянно-фосфористых бронз характерны: низкий коэффициент трения, небольшой износ, высокая теплопроводность, что позволяет подшипникам, изготовленным из таких материалов, работать при больших окружных скоростях и нагрузках.
Алюминиевые бронзы применяются в узлах трения вместо оловянных и свинцовых баббитов и свинцовых бронз. Однако они, обладая повышенной износостойкостью, могут вызвать износ вала.
Свинцовые бронзы в качестве подшипниковых вкладышей способны работать в условиях ударных нагрузок.
Латуни по своим антифрикционным свойствам уступают бронзам и используются для подшипников, работающих при малых скоростях и умеренных нагрузках.
Алюминиевые сплавы обладают хорошими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью в масляных средах и достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Их применяют в виде тонкого слоя, нанесенного на стальное основание, т.е. в виде биметаллического материала.
Различают две группы алюминиевых антифрикционных сплавов:
-сплавы алюминия с сурьмой, медью и другими элементами, которые образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой основе. Типичный представитель- сплав САМ, содержащий сурьму до 6,5% и 0,3-0,7% магния. Этот сплав хорошо работает при высоких нагрузках и больших скоростях в условиях жидкостного трения. Сплав САМ применяют для изготовления вкладышей подшипников коленчатого вала.,
-сплавы алюминия с оловом и медью АО 20-1 (20% олова и до 1,2% меди) и АО9-2 (9% олова и 2% меди). Они хорошо работают в условиях полужидкостного и сухого трения и по своим антифрикционным свойствам близки к баббитам. Их используют для производства подшипников в машиностроении.
Чугуны широко применяются при изготовлении деталей узлов трения. Хорошими антифрикционными свойствами обладают: серый, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий чугуны. Из них изготовляют червячные зубчатые колеса, направляющие для ползунов механизмов и другие детали, работающие в условиях трения.
Металлокерамические сплавы после прессования и спекания пропитываются минеральными маслами, смазками или маслографитовой эмульсией. Такие сплавы хорошо прирабатываются к валу, а наличие смазки в порах способствует снижению износа подшипника.
Баббиты и припои.
Баббиты.
Баббиты- антифрикционные материалы на основе олова и свинца. В состав баббитов вводятся легирующие элементы, придающие им специфические свойства: медь- увеличивает твердость и ударную вязкость., никель- вязкость, твердость, износостойкость., кадмий- прочность и коррозионную стойкость., сурьма- прочность сплава.
Баббиты применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках.
По химическому составу баббиты классифицируют на группы:
-оловянные (Б83, Б88).,
-оловянно-свинцовые (БС6, Б16).,
-свинцовые (БК2, БКА).
Лучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные баббиты. Баббиты на основе свинца имеют несколько худшие антифрикционные свойства, чем оловянные, но они дешевле и менее дефицитны. Свинцовые баббиты применяют в подшипниках, работающих в легких условиях. В конструктивных элементах подвижного состава железных дорог используют подшипники скольжения из кальциевых баббитов.
Подшипники скольжения из баббитов изготовляют в виде биметаллических деталей. Для ускорения приработки на их рабочую поверхность наносят слой (0,007-0,05 мм) сплава на оловянной или свинцовой основах. Работоспособность баббитовых подшипников зависит от температуры в рабочей зоне и толщины вкладыша. При снижении толщины вкладыша ресурс работы подшипника увеличивается. Повышение температуры в рабочей зоне свыше 70ºС вызывает резкое падение износостойкости баббитовых подшипников.
В марках баббитов цифра показывает содержание олова. Например, баббит БС6 содержит по 6% олова и сурьмы, остальное свинец.
Антифрикционные цинковые сплавы (ЦВМ 10-5, ЦАМ 9-1,5) используют для изготовления малонагруженных подшипников скольжения. Их применяют в литом или деформированном виде.
Цинк имеет хорошую коррозионную стойкость в атосферных условиях и в пресной воде. Поэтому цинк служит для хорошей антикоррозионной защиты сплавов железа и изделий из них.
Припои.
Припои- это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве промежуточного металла (связки) между соединяемыми деталями. Припои имеют более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Незначительный нагрев, а вследствие этого отсутствие изменения структуры соединяемых металлов являются основным преимуществом пайки в сравнении со сваркой.
По температуре расплавления припои подразделяют на:
-легкоплавкие (145-450ºС) оловянно-свинцовые, оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые.,
-среднеплавкие (450-1100ºС) медно-цинковые припои (латуни).,
-высокоплавкие (1100-1480ºС) многокомпонентные припои на основе железа.
Оловянно-свинцовые припои широко применяются во всех отраслях промышленности. Однако они имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В таких случаях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.
Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Их применяют при пайке радиотехнической и электронной аппаратуры.
Сурьмянистые припои применяются при пайке и лужении.
Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов. Припоями марок ПМЦ-54, Л63, Л68 пользуются при пайке стали, жести, медных сплавов. Припой Мц-48-10- для пайки чугуна.
Легкоплавкие пастообразные припои обычно состоят из трех частей: порошкообразного припоя, флюса и загустителя. Такие пастообразные припои применяют для пайки стальных, медных и никелевых изделий сложной формы и имеющих вертикальные швы.
Тугоплавкие порошкообразные припои применяют для закрепления твердосплавных пластин на режущем инструменте (сверла, резцы и т.п.).
СРСП 15.
1.Металлокера-
мика.
2.Графитоугле-
родные материалы.
3.Композицион-
ные материалы
Металлокерамика.
Металлокерамические материалы подразделяются на:
-пористую металлокерамику, имеющую остаточную пористость в пределах 15-50% (антифрикционные и «потеющие» материалы, фильтры).,
-компактную металлокерамику- магнитные, фрикционные и электротехнические материалы.
Антифрикционные металлокерамические материалы имеют в своем составе графит и другие компоненты, выполняющие роль смазки. Эти материалы используют для изготовления втулок подшипников скольжения, применяемых в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности.
Фильтры изготовляют из порошков железа, бронзы, никеля, коррозионно-стойкой стали и других материалов. Они имеют пористость не менее 50%. Металлокерамические фильтры применяют для очистки топлива в двигателях автомобилей, для очистки воздуха и различных жидкостей.
«Потеющие» металлокерамические материалы предназначаются для охлаждения за счет испарения хладагента через поры. Их изготовляют из порошков коррозионной стали, никеля, вольфрама, титана и др.
Фрикционные металлокерамические материалы представляют собой сложные композиции на основе меди и железа. В состав этих материалов входят компоненты, служащие в качестве смазки и предохраняющие материал от износа (свинец, графит и т.п.), а также компоненты, придающие материалу высокие фрикционные свойства (асбест, кварцевый песок, тугоплавкие металлические соединения и т.д.).
Фрикционные металлокерамические материалы имеют повышенную хрупкость и низкую прочность. Поэтому изделия из них, как правило, состоят из стальной основы с нанесенным на нее слоем фрикционной металлокерамики. Такие материалы применяют в узлах сцепления.
Магнитные металлокерамические материалы подразделяют на:
-магнитно-мягкие (ферриты), изготовляемые из порошков окислов железа.,
-магнитно-твердые (постоянные магниты) металлокерамические сплавы на основе железа, легированного алюминием, никелем, медью, кобальтом и подвергаемые дополнительной термической обработке.,
-магнитодиэлектрики, представляющие собой композиции магнитных и изоляционных материалов.
Электротехнические металлокерамические материалы изготовляют из смеси порошков тугоплавких металлов с медью и серебром. Тугоплавкие металлы определяют механические свойства изделия, а легкоплавкие- служат наполнителем и придают материалам высокую электропроводимость.
Металлокерамические электрические контакты применяют в магнитных пускателях, тепловых реле и реле особо тяжелого режима.
Графитоуглеродные материалы.
Графит- кристаллическая модификация углерода. Графит обладает рядом уникальных свойств: кислотоупорен, не растворяется в органических растворителях, обладает низким коэффициентом трения и высокой электропроводностью, хорошо обрабатывается резанием. Сочетание свойств графита обусловило его применение в качестве конструкционного (плавильные тигли, электроды) и антифрикционного (твердые смазки, покрытия, подшипники) материала.
Искусственным путем графит получают в результате нагрева смеси кокса и пека до 2800ºС, а также осаждением из газообразных углеводородов при 1400-1500ºС под давлением около 50 Мпа. Полученный так называемый пирографит обладает высокой прочностью и рядом других полезных качеств, обусловливающих его использование для изготовления ответственных деталей машин и механизмов (подшипников, деталей уплотнения и др.).
Из синтетических волокон и тканей специальной термической обработкой получают углеродные волокна и ткани, находящие широкое применение в качестве упрочняющих компонентов композиционных материалов.
Углеграфитовые антифрикционные материалы предназначены для работы без смазки в качестве подшипниковых опор, уплотнительных устройств и других трущихся деталей в интервале температур от минус 200ºС до 2000ºС и в агрессивных средах. К ним относятся графитопластовые антифрикционные материалы марок:
-АМС-1, АМС-3, АМС-5 на эпоксидно-кремнийорганическом связующем.,
-АФГМ, АФГ-80ВС на основе фторопласта-4.,
-НИГРАН, НИГРАН-В- антифрикционные графитизированные материалы.
Углеграфитовые материалы с увеличенной механической прочностью при повышенных температурах (марок ЭЭГ, ГМЗ, СГМ) применяются в металлургической и химической промышленности.
Композиционные материалы на полимерной матрице.
Композиционные материалы на полимерной матрице (КПМ) содержат полимерное связующее (матрицу), объединяющее все компоненты материала в единую структуру.
К композиционным материалам на полимерной матрице относятся:
-пластмассы- материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся во время формования в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии.,
-пластики, армированные волокнами, тканями и объемными элементами.,
-металлопласты, состоящие из чередующихся слоев металла и полимерного материала.,
-микрокапсулы- твердые оболочки, содержащие малые объемы жидких или газообразных веществ.,
-сотопласты и другие.
В настоящее время номенклатура КПМ насчитывает сотни наименований, объединяющих материалы с уникальными удельной прочностью и коррозионной стойкостью, регулируемыми магнитными и электрическими характеристиками, разнообразными функциональными свойствами. Предельная температура использования КПМ соответствует 200-400ºС, однако сочетание высокой прочности и стойкости к коррозии делает их перспективным материалом для машиностроения.
Наполненные пластики.
Наполненные пластики, в качестве наполнителей полимерной матрицы таких материалов применяют твердые, жидкие и газообразные вещества.
Конструкционные (общетехнические) пластики- КПМ с матрицей из термопластов, содержащей твердые наполнители преимущественно неметаллической природы. Они предназначены для изготовления слабо- и средненагруженных деталей машин: зубчатых колес, подшипников, уплотнителей, корпусов.
Металлонаполненные пластики- КПМ, содержащие в качестве наполнителя металлические порошки. Их применяют вместо цветных металлов для изготовления подшипников, уплотнителей, электрических контактов (взамен драгоценных металлов).
Графитопласты- КПМ, содержащие в качестве наполнителя природный и искусственный графит или карбонизированные продукты (кокс, термоантрацит и т.п.). Характерным представителем графитонаполненных полиамидов является АТМ-2- антифрикционный самосмазывающийся материал на основе капрона.
Саженаполненные каучуки применяют при производстве шинных протекторов, которые обладают высокими показателями износостойкости и выносливости при многократных деформациях.
Противокоррозионные пластики- КПМ, содержащие ингибиторы коррозии. Они выполняют в машинах основную функцию конструкционного материала и обладают дополнительными функциональными свойствами, предохраняя от коррозии сопряженные металлические детали. Чехление деталей в ингибиторную полиэтиленовую пленку обеспечивает их защиту от коррозии в течение 3-7 лет.
Пенопласты, поропласты- КПМ, содержащие компоненты в газовой фазе. Их применяют с целью защиты машин, оборудования от нежелательного теплового воздействия окружающей среды (теплоизоляционные материалы), а также для поглощения шумов внутри помещения или защиты его от проникновения звука извне (акустические и звукопоглощающие материалы).
Микрокапсулы- твердые оболочки, содержащие малые объемы веществ в газовой, жидкой или твердой фазе. Полые полимерные микросферы широко используются в автомобильной промышленности для облегчения кузовов автомобилей.
Тема №14.
Армированные пластики.
1.Армированные пластики.
2.Слоистые армированные пластики.
Армированные пластики.
Армированные пластики- обширная группа конструкционных полимерных материалов, содержащих в качестве упрочняющего наполнителя волокнистые, тканевые, сетчатые и листовые материалы.
Волокнистые пластики- промышленность выпускает высокопрочные волокна широкой номенклатуры- угольные, борные, оксидные, полимерные и др. Характерными представителями волокнистых пластиков являются следующие материалы:
-стеклопластики- материалы на полимерной матрице, армированной стеклянными волокнами. У них высокая прочность сочетается со сравнительно низкими плотностью и теплопроводностью, высокими электроизоляционными характеристиками. Их применяют в транспортном машиностроении для изготовления кузовов автомобилей, цистерн и др.,
-асбопластики- термостойкие КПМ, матрица которых наполнена асбестовыми материалами. Они длительное время сохраняют механические свойства при температурах до 400ºС. Из асбопластиков изготовляют лопатки ротационных насосов, тормозные колодки, элементы тепловой защиты двигателей.,
-волокниты- пресс-материалы, состоящие из рубленного волокна, пропитанного термореактивной синтетической смолой. Волокниты, содержащие хлопковое или химическое волокно, называются органоволокнитами, углеродное- карбоволокнитами, борное- бороволокнитами. Из волокнитов изготовляют детали с высоким сопротивлением ударным нагрузкам: корпуса и крышки агрегатов, шестерни, втулки и др.,