Классификация проводниковых материалов
По агрегатному состоянию проводниковые материалы делят на газообразные, жидкие и твердые.
К газообразным относятся пары веществ и газы при таком значении напряженности электрического поля, которое обеспечивает начало процесса ионизации молекул.
К жидким проводникам относятся различные растворы солей, кислот, щелочей и др. веществ, а также их расплавы, проводящие электрический ток и называемые электролитами. Жидкими проводниками являются также расплавы металлов. К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты.
Твердыми проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы.
По удельному электрическому сопротивлению ρ металлические проводниковые материалы делятся на две основные группы:
1) металлы высокой проводимости: ρ ≤ 0,05 мкОм*м;
2) материалы и сплавы высокого удельного сопротивления, имеющие при тех же условиях ρ ≥ 0,3 мкОм*м.
К первой группе относятся преимущественно чистые металлы (медь, алюминий, серебро и др.), применяемые для изготовления обмоточных и монтажных проводов, шнуров, жил кабелей различного напряжения, шин, распределительных устройств, обмоток трансформаторов.
Проводниковые материалы второй группы - это сплавы на основе меди, никеля, железа, хрома и других металлов. Эти материалы используются для изготовления резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания.
Свойства проводниковых материалов. Основными электрическими параметрами проводниковых материалов являются удельная проводимость (или обратная ей величина — удельное сопротивление) и температурный коэффициент удельного сопротивления. Механические свойства проводников характеризуются пределом прочности при растяжении и относительным удлинением при разрыве. Общеизвестны такие физические параметры, как плотность, температура плавления и т. д.
Применение
Проводниковые материалы применяются в линиях связи, а также в линиях электропередач, для изготовления шин распределительных устройств, полос для рубильников, обмоток трансформаторов, установочных проводов.
19) Опишите основные электрические и механические свойства проводниковых материалов.
Электрическим свойством проводниковых материалов является электропроводность – способность материала проводить электрический ток. К основным электрическим параметрам относят: удельное электрическое сопротивление, удельную электрическую проводимость, температурный коэффициент удельного сопротивления и коэффициент теплопроводности.
Механические свойства - это комплекс свойств, отражающих способность материала противодействовать деформации под действием приложенных сил. К механическим свойствам относят: твердость, прочность, пластичность и ударную вязкость.
Свойство материала противостоять деформации при локальном контакте называется твердостью. Замер твердости производится при помощи специальных приборов твердомеров.
Прочность характеризует сопротивление материала пластической деформации под действием приложенной силы.
Пластичностью называется способность материала к пластической деформации.
Ударная вязкость материала показывает его способность сопротивляться разрушению при ударном приложении нагрузки.
20) Опишите физические, механические и электрические свойства алюминия и сплавов на его основе. Опишите их применение в энергоснабжении железных дорог.
Алюминий - лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Физические свойства: плотность, температура плавления, удельная теплота, температура кипения, удельная теплота испарения. Алюминий и его сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях. Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность. Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле. Он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах.
21) Опишите физические, механические и электрические свойства меди и сплавов на её основе. Опишите их применение в энергоснабжении железных дорог.
Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет. Медь образует кубическую гранецентрированную решётку. Медь обладает высокой тепло-[4] и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления.
Применение. Из-за низкого удельного сопротивления медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
22) Опишите физические, механические и электрические свойства антифрикционных подшипниковых сплавов. Опишите их применение в энергоснабжении железных дорог.
Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механизмов. Трение происходит в подшипниках скольжения между валом и вкладышем подшипника. Поэтому для вкладыша подшипника подбирают такой материал, который предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает коэффициент трения. Исходя из этих требований, антифрикционный материал представляет собой сочетания достаточно прочной и пластичной основы, в которой имеются опорные (твердые) включения.
Свойства. Низкий коэффициент трения, хорошая прирабатываемость к сопрягаемой детали, высокая теплопроводность, способность удерживать смазку и др. Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые сплавы, чугун и металлокерамические материалы.
Антифрикционные сплавы хорошо прирабатываются в парах трения благодаря мягкой основе - олову, свинцу или алюминию. Более твердые металлы (цинк, медь, сурьма), вкрапленные в мягкую основу, способны выдерживать большие нагрузки.
23) Приведите определение коррозии металлов. Перечислите и поясните основные виды коррозии. Опишите способы защиты от коррозии.
Коррозия металлов – это процесс их самопроизвольного разрушения при взаимодействии с окружающей средой.
Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:
· Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
· Неравномерная
· Избирательная
· Местная пятнами – коррозируют отдельные участки поверхности
· Точечная
· Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
· Растрескивающая
· Подповерхностная
Методы защиты от коррозии металла
Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.
· Металлические покрытия.
Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях.
· Неметаллические покрытия.
Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).
· Химические покрытия.
В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии.
24) Поясните назначение и сущность литейного производства. Объясните, из каких этапов складывается схема литья и что принимается за элемент литейной формы.
Литейное производство – это процесс изготовления литых изделий.
Общая схема литья:
1. Изготовление литейной формы;
2. Плавка металла;
3. Заливка металла в форму;
4. Затвердевание металла и охлаждение отливки;
5. Выбивка металла из формы;
6. Отчистка отливки;
7. Термическая обработка отливки;
8. Контроль качества отливки.
Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость с внешними контурами получаемой отливки. После заливки в такую полость жидкого металла он охлаждается в ней и затвердевает, образуя отливку. Литейный стержень — элемент литейной формы, предназначенный для образования отверстий, полостей или других сложных контуров в отливке. Стержни в форме фиксируют на знаках — выступах, входящих в соответствующие впадины рабочей полости.
25:Перечислите и объясните основные и специальные виды литья. Опишите литейные сплавы, применяемые на железнодорожном транспорте.
Виды: 1. Литьё в песчано-глинистые формы; 2. Литьё в металлические формы; 3 Литьё центробежное; 4. Литьё под давлением (для избавления от рыхлости и пористости металла); 5. Литьё по выплавляемым моделям (металлические памятники).
Бронза, предназначенная для производства бронзовых сплавов, поставляется в чушках, изготовляемых обычно из лома и отходов цветных металлов; оловянистые бронзы в чушках именуются иногда паспортными. Они разделяются на следующие марки: Бр. OЦС — 3-11-4, Бр. ОЦС 3-7-4, Бр. ОЦС 5-6-4 и Бр. ОЦС 5-8-4. Все эти чушковые бронзы широко используются на железнодорожном транспорте для фасонного литья. Из применяемых на железнодорожном транспорте марок оловянистых литейных бронз следует отметить антифрикционную бронзу марки Бр. ОЦС 5-5-5 для паровозных и вагонных подшипников, а также антифрикционную бронзу марки Бр. ОЦС 6-6-3 для деталей автотормоза и водяного насоса, транспортных машин и пр. Из безоловянистых литейных бронз на железнодорожном транспорте применяются марки:
а) свинцовистая Бр, СН 60-2,5 для литья деталей паровозных поршневых сальников;
б) алюминиево-марганцовистая Бр. АМЦ 9-2 для литья деталей железнодорожных паровых кранов;
в) алюминиево-железистая Бр. АЖ 9-4 для литья деталей экскаваторов.
Бронзы, обрабатываемые давлением, железнодорожный транспорт получает в виде готового проката для использования в производстве запасных частей и деталей аппаратуры связи и СЦБ, машиностроения и т. д.
26:Перечислите виды обработки металлов давлением. Опишите сущность и назначение прокатки металлов, получаемые изделия и профили.
Виды обработки металлов давлением: прокатка, волочение, свободная ковка, штамповка, прессование. Прокатка – один из способов обработки металлов давление. Металл пропускается через просвет (зазор) между вращающимися навстречу друг другу валками. Величина зазора между валками должна быть меньше толщины прокатываемой заготовки. Между металлом и валками в момент их соприкосновения возникает трение, благодаря которому заготовка захватывается валками, втягивается в просвет, передвигается и получает остаточную деформацию. После каждого пропуска заготовки расстояние между поверхностями вращающихся валков постоянно уменьшается. В результате многократного пропускания металла через валки увеличивается длина и ширина заготовки, а толщина уменьшается. Большинство металлов и сплавов недостаточно пластично в холодном состоянии, и для прокатки их предварительно нагревают до определенной температуры. Путем прокатки металлов можно получить прокатку простой геометрической формы, к которой относятся: квадратный, круглый, шестигранный и прямоугольный профили. А также фасонную прокатку сложной формы: разнобокие и неравнобокие уголки, тавровые и двутавровые балки, швеллеры, рельсы, и др.
27:Виды обработки металлов давлением: прокатка, волочение, свободная ковка, штамповка, прессование. Ковка и штамповка металла включает такие процессы получения изделий, как ковка, объемная горячая штамповка и штамповка листового и пруткового материала в холодном состоянии. При ковке деформирование заготовки осуществляется с помощью универсального подкладного инструмента или бойков. Бойки чаще всего бывают плоскими, однако применяют вырезные и закругленные бойки. Нижний боек обычно неподвижен, верхний совершает возвратно-поступательное движение. В результате многократного и непрерывного воздействия инструмента заготовка постепенно приобретает необходимую форму и размеры. При объемной штамповке придание заготовке заданной формы и размеров осуществляется путем заполнения металлом рабочей плоскости штампа. Листовая штамповка является таким видом пластической обработки металла, когда для получения деталей типа колпачков, втулок и других в качестве исходного материала используют лист или ленту. При этом обработка выполняется без значительного изменения толщины заготовки.
Методом ковки и штамповки металлов получаются весьма разнообразные по форме и размерам изделия, с различной точностью размеров, механическими и другими характеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочное производство находит широкое применение в машиностроении и приборостроении, в производстве предметов народного потребления и других отраслях народного хозяйства.
28:Перечислите способы сварки металлов. Опишите сущность, виды и назначение контактной сварки.
Виды сварки: 1. Сварка плавлением: дуговая, электрошлаковая, электроннолучевая, лазерная, газовая. 2. Сварка давлением: контактная, ультразвуковая, диффузионная, холодная, сварка взрывом. Контактная сварка — процесс образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла, проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Контактная сварка преимущественно используется в промышленном массовом или серийном производстве однотипных изделий. Применяется на предприятиях машиностроения, в авиационной промышленности. 2 вида контактной сварки: точечная, роликовая.
29:Перечислите способы сварки металлов. Опишите сущность, виды и назначение электродуговой сварки. Поясните её применение при монтаже и ремонте в устройствах электроснабжения железнодорожного транспорта.
Виды сварки: 1. Сварка плавлением: дуговая, электрошлаковая, электроннолучевая, лазерная, газовая. 2. Сварка давлением: контактная, ультразвуковая, диффузионная, холодная, сварка взрывом. Электродуговая сварка- наиболее распространенный способ соединения металлических деталей, при котором источником тепла является электрическая дуга. Электрическая дуга представляет собой непрерывный поток электронов и ионов, образующихся между двумя электродами в той или иной среде. Дуга состоит из трех основных частей - анодной, катодной областей и столба дуги. В процессе горения дуги на поверхности электрода и основного металла образуются активные пятна, через которые проходит весь ток дуги. Активное пятно, находящееся на катоде, называется катодным, находящееся на аноде - анодным.
30:Перечислите способы сварки металлов. Опишите сущность и назначение газовой сварки. Поясните её применение при монтаже и ремонте в устройствах электроснабжения железнодорожного транспорта.
Виды сварки: 1. Сварка плавлением: дуговая, электрошлаковая, электроннолучевая, лазерная, газовая. 2. Сварка давлением: контактная, ультразвуковая, диффузионная, холодная, сварка взрывом. Газовая, или газоплавильная сварка, также газосварка — сварка плавлением с применением смеси кислорода и горючего газа, преимущественно ацетилена; реже — водорода, пропана, бутана, блаугаза, бензина и т. д. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, оплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны — металла свариваемого шва, находящегося в жидком состоянии. Пламя может быть окислительным или восстановительным, это регулируется количеством кислорода. В зависимости от состава основного металла выбирают состав присадочных прутков; а в зависимости от толщины основного металла — диаметр.
31:Пайка— технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей. Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение. Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0,03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы применяют флюсы. Различают паяние мягкими, или легкоплавкими, и твердыми, или тугоплавкими, припоями. Температура плавления мягких припоев не превышает 400—450°С. Поэтому этот вид паяния требует самых простых источников нагрева и отличается простотой технологии. При паянии мягкими припоями получаются надежные и герметичные швы. Но они имеют невысокую механическую прочность (5—7 кГ/мм2) и могут работать при температуре не свыше 200° С. Паяние мягкими припоями широко применяется для получения плотных швов в посуде, баках, резервуарах, для соединения проводов и деталей в радио- и электротехнике. Для получения шва с помощью твердых припоев требуются специальные нагревательные устройства (горны, камерные печи, установки токов высокой частоты). Шов получается более прочным и может работать при повышенных температурах. Паяние твердыми припоями применяется для напаивания пластинок твердого сплава на инструменты, соединения трубопроводов, рам велосипедов и т. п.
32: Поясните назначение и сущность обработки металлов резанием. Перечислите основные группы инструментальных материалов и объясните, в чем заключаются основные требования к ним. Опишите применение различных видов обработки металлов резанием в производстве и ремонте подвижного состава.
Обработка металлов резаньемзаключается в срезании с обрабатываемой заготовки слоя металла – припуска, специально оставленного на обработку с целью получения детали заданной формы размеров и шероховатостью. Виды обработки резаньем: 1. На прокатных станках; 2. На строгальных станках; 3. Сверлильные станки; 4. Шлифовальные станки; 5. Полировальные станки. Режущие инструменты, изготовленные из углеродистых инструментальных сталей, обладают достаточной твердостью, прочностью и износостойкостью при комнатной температуре, однако теплостойкость их невелика. При температуре 200 — 2500 их твердость резко уменьшается. Поэтому они применяются для изготовления ручных и машинных инструментов, предназначенных для обработки мягких металлов с низкими скоростями резания, таких как напильники, мелкие сверла, развертки, метчики, плашки и др. Инструментальные материалы подразделяются на следующие группы: инструментальные стали; твердые сплавы (металлокерамика); синтетические композиции из нитрида бора; синтетические алмазы. Инструментальные стали разделяют на: углеродистые (применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания), легированные (Легированные инструментальные стали бывают хромистые (X), хромисто-кремнистые (ХС), вольфрамовые (В) и хромовольфрамомарганцовистые (ХВГ) и др.) и быстрорежущие (Быстрорежущие стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков).
33:Перечислите и объясните основные виды обработки металлов и сплавов резанием. Опишите завершающий процесс обработки металлов резанием и приведите характеристику абразивных материалов, используемых при шлифовании.
Обработка металлов резанием заключается в срезании с обрабатываемой заготовки слоя металла – припуска, специально оставленного на обработку с целью получения детали заданной формы размеров и шероховатостью. Виды обработки резаньем: 1. На прокатных станках; 2. На строгальных станках; 3. Сверлильные станки; 4. Шлифовальные станки; 5. Полировальные станки.
34: Опишите смазочные материалы: назначение, виды, свойства и применение на железнодорожном транспорте.
Смазочные материалы – это твёрдые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, электродвигательных устройств для снижения износа вызванного трением. Назначения: 1. Уменьшение трения в движущих механизмах; 2. Уменьшения трения при механической обработке на различных станках. Классификация: 1. По агрегатному состоянию: жидкие, твёрдые, газообразные; 2. По происхождению или исходному сырью: минеральные смазочные материалы, нефтяные смазочные материалы, растительные см. матер, животные см. матер; 3. По назначению: моторные (для двигателей внутреннего сгорания), трансформаторные, индустриальные (для станков), гидравлические, специальные (компрессорные, приборные). 4. По температуре применения: низкотемпературные (до 600), среднетемпературные (до 1500-2000), высокотемпературные (до 3000 и выше). Основные смазочные материалы, применяемые на ж.д.т. - минеральные масла и смазки, получаемые из нефти; пластичные смазки и смазочно-охлаждающие жидкости. Функции:1. Уменьшение изнашивания трущихся поверхностей деталей; 2. Уменьшение силы трения между сопряжёнными; 3. Препятствование прорыву рабочей смеси и продуктов сгорания в картер двигателя.
35: Опишите жидкие смазочные материалы: назначение, виды, свойства и применение на железнодорожном транспорте. Перечислите и поясните основные способы получения жидких смазочных материалов.
Масла как смазочные материалы делятся на три группы: 1) нелетучие, или жирные; 2) углеводородные, или минеральные; и 3) синтетические масла. Масла первой группы не могут быть перегнаны (при атмосферном давлении) без разложения. Все они животного или растительного происхождения и, как показывает химический анализ, состоят, как правило, только из углерода, водорода и кислорода. Масла второй группы называются минеральными, так как они получаются из нефти, или углеводородными, поскольку состоят только из углерода и водорода. Синтетические масла – это особые химические соединения.Получают путём перегонки нефти. На первых этапах выделяют бензин, керосин, лигроин. На втором этапе – трансформаторное масло, конденсаторное масло, масло для автоматических выключателей, кабельное масло и масло для системы охлаждения. На 3 этапе – смазочные материалы.
36: Опишите пластичные смазки: назначение, виды, свойства и применение на железнодорожном транспорте. Перечислите и поясните основные способы получения пластичных смазочных материалов.
В состав пластичной смазки входят смазочное масло, присадки и загуститель, которые определяют ее характеристики. Загуститель придает смазке определенные свойства. Комплексные смазки обладают повышенной температурой каплепадения, стойкостью к окислению, к жидкостям и парам. Синтетические загустители являются наиболее устойчивыми к температурным воздействиям. Преимущества пластичной смазки по сравнению со смазочным маслом заключаются в том, что она более длительное время работает в узлах трения и снижает, таким образом, конструкционные расходы. Недостатки пластичной смазки по сравнению со смазочным маслом состоят в отсутствии отвода тепла и частиц изношенного материала из узла трения. Наряду со смазыванием — т.е. защитой от трения и износа — в зависимости от цели применения они должны обладать следующими свойствами: способность к быстрому биологическому распаду, электропроводимость, устойчивость к различным средам, защита от коррозии, нейтральность к материалам, низкий уровень шума, нейтральность к продуктам питания, устойчивость к перепадам температуры, устойчивость к нагрузкам.Применение. Пластичные смазки играют большую роль в машиностроении и используются для: арматуры уплотнителей, пружин, редукторов, резьбовых соединений, подшипников скольжения, цепей, контактов, тросов, переключателей, винтов, подшипников качения. Пластичные смазки получают методом компаундирования, когда к жидким маслам для улучшения их свойств добавляют специальные загустители и присадки различного функционального назначения. По консистенции они занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами и ведут свою историю от смазок для древних колесниц, опор массивных ворот и воротов для подъема воды.
37:Опишите твердые смазочные материалы: назначение, виды, свойства и применение на железнодорожном транспорте. Перечислите и поясните назначение природных абразивных материалов. Приведите характеристику алмаза: его свойства и применение для изготовления абразивных инструментов.
К твердым смазочным материалам относят порошковые полимеры или металлические материалы, а также минералы, например, политетрафторэтилен, медь, графит или дисульфид молибдена. Они хорошо защищают поверхности, для применения в качестве порошков они подходят плохо. Поэтому их используют в качестве присадок, которые обеспечивают защиту, как от трения, так и от износа. Твердые смазочные материалы применяются, как правило, для сухой смазки. В результате получается граничная смазка, которая при включении жидких или консистентных смазок в материалы для трибосистем может использоваться для парциальной смазки. Твердые смазочные материалы применяются преимущественно в тех случаях, когда из-за функциональных особенностей или загрязнения жидкие или консистентные смазки не являются идеальным решением проблемы, а для ее решения достаточно свойств твердых смазочных материалов. Абразивные материалы — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов. Алмаз — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит. Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел, большие показатели преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Алмазный порошок используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов.
38:Приведите определения мономера, полимера, олигомера. Перечислите и поясните основные свойства материалов. Опишите их применение в энергоснабжении железных дорог.
Мономер— это низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации. Мономеры различают по функциональности. Бифункциональными называют мономеры, имеющие две реакционноспособные функциональные группы. Трифункциональными - соответственно три и т.д. Функциональность мономера не является постоянной величиной и зависит от условий проведения реакции. Например, в реакциях с эпоксидными или глицидиловыми группами глицерин при температурах ниже 80°C проявляет себя как бифункциональный мономер. При температурах выше 120°C - как трифункциональный. Мономеры могут быть как органическими, так и неорганическими. Примерами органических мономеров могут служить молекулы ненасыщенных углеводородов, таких как алкены и алкины. К примеру, полимеризация этена приводит к образованию такой широко известной пластмассы, как полиэтилен. Полимеры — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов. По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические. По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные (частный случай — звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами. По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Олигомер — молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Этим олигомеры отличаются от полимеров, в которых число звеньев теоретически не ограничено. Верхний предел молекулярной массы олигомера зависит от его химических свойств.
39:Опишите строение и свойства полимеров и способы их получения. Опишите их применение в энергоснабжении железных дорог.
Полимеры — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов. По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические. По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные (частный случай — звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами. По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные
40: Опишите строение и свойства термопластичных пластмасс и их применение на железнодорожном транспорте.
К термопластичным пластмассам на основе полимеризационных смол относятся: полиэтилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полистирол, полиакриловые смолы (акрилаты), полиамидные смолы и др. Обычно они выпускаются как простые пластмассы (без наполнителя). Термопластичные пластмассы применяют для изготовления деталей различных приборов общего назначения, в электро- и радиотехнике и т. д. Для большинства термопластичных пластмасс характерен низкий температурный предел (60—80° С), при котором деталь (изделие), находясь под нагрузкой, сохраняет свою форму. Наряду с этим термопластичные пластмассы отличаются значительной ползучестью (хладотекучестью) под влиянием постоянно действующей нагрузки. Ползучесть повышается с увеличением нагрузки и повышением температуры.
41:Опишите строение и свойства термореактивных пластмасс и их применение на железнодорожном транспорте.
Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. Наиболее распространенные реактопласты на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамидных смол. Содержат обычно большие количества наполнителя — стекловолокна, сажи, мела и др. Основные преимущества реактопластов (РП), по сравнению с термопластами - более широкие возможности регулирования вязкости, смачивающей и пропитывающей способности связующего. Недостатки обусловлены экзотермическими эффектами, объемными усадками и выделением летучих веществ при отверждении и связанными с этим дефектностью и нестабильностью формы изделий и их хрупкостью. Процессы формования изделий из РП обычно более длительны и трудоемки, чем из ТП. На предельных стадиях отверждения РП не способны к повторному формованию и сварке. Соединение деталей из РП производят склеиванием и механическими методами. При низких степенях отверждения РП способны к так называемой химической сварке и приформовке одной детали к другой.
42:Перечислите и поясните основные свойства материалов, выполненных на основе полимеров. Опишите их применение на железнодорожном транспорте.
Свойства: антикоррозийность, эластичность, гибкость, технологичность, низкая истираемость. Ценными свойствами пластических масс является их малая объемная масса, пределы прочности при сжатии и растяжении достаточно высоки, химическая стойкость (обусловленная химической стойкостью полимеров и наполнителей, которые использованы для изготовления пластмасс), способность окрашиваться в различные цвета органическими и неорганическими пигментами, легкость их обработки (возможность придавать им разнообразные формы).
43:Перечислите основные дисперсно-упрочненные композиционные материалы. Укажите их свойства и опишите их применение в устройствах электроснабжения железных дорог.
К дисперсно-упрочненным относят композиционные спеченные материалы, содержащие искусственно вводимые высокодисперсные, равномерно распределенные частицы фаз, не взаимодействующих активно с матрицей и не растворяющихся в ней до температуры плавления. Структура ДКМ представляет собой матрицу из чистого металла или сплава, в которой равномерно распределены на заданном расстоянии одна от другой тонкодисперсные частицы упрочняющей фазы.
44:Перечислите основные волокнистые композиционные материалы. Укажите их свойства и опишите их применение в устройствах электроснабжения железных дорог.
В волокнистых композиционных материалах волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в композите при действии внешних нагрузок, и обеспечивают прочность и жесткость композиции в направлении ориентации волокон. Матрица, заполняющая межволокнистое пространство, обеспечивает совместную работу отдельных волокон за счет собственной жесткости и взаимодействия, существующего на границе раздела матрица - волокно. Механические свойства волокнистого композиционного материала определяются тремя основными параметрами: высокой прочностью армирующих волокон, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе матрица-волокно. К волокнистым композиционным материалам, наиболее широко применяемым в технике, можно отнести: полимерные композиционные материалы на основе термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло-формальдегидных, полиимидных и др.) и термопластичных связующих, армированных стеклянными (стеклопластики), углеродными (углепластики), органическими (органопластики), борными (боропластики) и др. волокнами; металлические композиционные материалы на основе сплавов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Сг, армированных борными, углеродными или карбидокремниевыми волокнами, а также стальной, молибденовой или вольфрамовой проволокой; композиционные материалы на основе углерода, армированного углеродными волокнами (углеродные материалы); композиц<