материаловедение. Требования к проводниковым материалам
 Скачать 52.91 Kb.
|
|
Вопрос№3. Перечислите основные требования к проводниковым материалам. Каким требованиям удовлетворяет медь, алюминий и сплавы на их основе? Требования к проводниковым материалам: 1должны иметь большую удельную проводимость; 2 должны иметь большой коэффициент теплопроводности; должны иметь удовлетворительные механические свойства, как при обработке, так и при механических нагрузках и эксплуатации; легко и надежно паяться и свариваться; быть доступными на отечественном рынке; быть дешевыми. Алюминий и его сплавы Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминияAl2O3, предохраняет его от коррозии. Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа. Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0(содержание алюминия от 99,85 % до 99 %). Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов. Алюминиевые сплавы. Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы. Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:
Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП). Медь и ее сплавы Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС.Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди. Различают две группы медных сплавов: латуни– сплавы меди с цинком, бронзы– сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами. Почему медь заменяет алюминий?
Вопрос№39. Асбест и материалы на его основе. Их виды, состав и свойства. Способы получения. Для каких целей используют асбестовые материалы? Асбест – это общие название группы тонковолокнистых минералов класса силикатов, из которых изготавливают различные строительные материалы. В наше время широкое распространение получили асбестовые материалы, применяемые в различных областях техники, строительстве, промышленности и даже ракетостроении. Асбест с длинными волокнами прочесывают, уплотняют и скручивают, получая асбестовую пряжу, из которой производят асбестовые материалы. Асбестовые материалы выпускают в виде листов и рулонов из асбестового волокна; иногда вводят наполнитель и небольшое количество склеивающих веществ (крахмала, казеина и др.), получая асбестовую бумагу, ткань, шнур и другие материалы. Асбестовая бумага представляет собой листовой или рулонный материал размером приблизительно 1000х800мм, изготовленный из асбеста с небольшой добавкой склеивающих веществ (обычно крахмала, в количестве до 5% от веса асбеста) и состоящий из асбеста на 98-99% .Для получения асбестовой бумаги асбест подвергают мокрой распушке, а затем из приготовленной массы изготовляют листы на листоформовочной машине. В зависимости от степени распушки асбеста и уплотнения массы на листоформовочной машине, объемный вес асбестовой бумаги колеблется от 450 до 950 кг/м3.При температуре выше 500°С волокна разрушаются в результате дегидратации асбеста (удаления кристаллизационной воды), поэтому температура 500°С является предельной, до которой можно применять асбестовую бумагу. Прочность бумаги характеризуется так называемой разрывной длиной, которая показывает, при какой длине (в м) образец бумаги разорвется под действием собственного веса. Эту величину устанавливают расчетным путем на основании результатов испытаний на разрыв стандартных образцов бумаги с помощью динамометра. Толщина асбестовой бумаги — от 0,3 до 1,5 мм, вес 1 м2 ее составляет 650—1900 г, нормальная влажность — не выше 3%.Асбестовая бумага может быть гофрированной, либо гладкой. Гофрированная асбестовая бумага изготавливается пропусканием гладкой бумаги между двумя обогреваемыми рифлеными барабанами. Гофрированная бумага служит для изготовления асбестового картона.На данный момент асбестовая бумага является самым лучшим теплоизоляционным и уплотнительным материалом, обладающим такими свойствами, как огнестойкость, щелочестойкость, механическая прочность и долговечность. Асбестовая бумага, в зависимости от своего назначения, классифицируется на несколько видов. Так, теплоизоляционная асбестовая бумага предназначена для теплоизоляции приборов; она может выдерживать температуру до 500°С.Гидроизоляционная асбестовая бумага используется в качестве защитного покрытия, препятствующего коррозионным процессам; также при проведении кровельных работ она может выступать как прокладочный материал. Электроизоляционная асбестовая бумага применяется для изоляции катушек; кроме того, она востребована в изготовлении слоистых пластиков. Сфера применения диафрагменной разновидности асбестовой бумаги — производство диафрагм, используемых при электролизе некоторых химических веществ. КАОН Асбокартон - жаростойкий материал, основой для которого является асбест.Асбокартон способен выдерживать тепловую нагрузку до 500 °С, помимо этого, обладает хорошей стойкостью к механическим воздействиям различного характера, воздействия щелочных растворов также ему практически не страшны. К достоинствам асбестового картона относится его пожаро- и взрывобезопасность; кроме того, он не боится воды. Благодаря использованию хризотилового асбеста в процессе производства, этот картон практически не подвержен старению и разрушению, и, соответственно, имеет долгий срок службы. Асбокартон при горении не выделяет никаких вредных для человека веществ, поэтому может быть использован при строительстве жилищных объектов. Асбокартон КАОН (картон асбестовый общего назначения) — наиболее известная и популярная марка с содержанием асбеста до 99 %, обладающая всеми полезными свойствами. Укладка не требует привлечения специалистов, при необходимости его легко разрезать или просверлить. Асбокартон выпускается двух видов: КАОН-1 – КAОН-2, тот и другой является картоном общего назначения, имеет размеры листов от 2 до 10 мм, подвергается размачиванию и выдерживает температуру рабочей среды до +500 °С. Картон асбестовый КАОН-1 применяется в качестве огнезащитного теплоизоляционного материала. Достоинства картона асбестового КАОН-1: - высокая механическая прочность, - щелочностойкость, - отсутствие выделения вредных веществ при горении, -стабильная теплоизоляционная способность, - неподверженность процессам старения, - высокая адгезия к изолируемым материалам. КАОН-1 работоспособен при температуре до +500°С. Поставляется в листах размером 800х1000 мм и толщиной 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм и 10 мм. Асбестовый картон применяется для уплотнения соединений различных коммуникаций, аппаратуры и приборов, в виде прокладок используется в промышленной теплоизоляции, выступает и как огнезащитный материал. Асботекстолит - слоистый материал на основе асбестовых тканей сухого качества, пропитанных фенолоформальдегидными и резольными смолами или лаками. Он прекрасно обтачивается, фрезеруется без образования трещин, сколов и расслоений. Асботекстолит является трудногорючим материалам - температура его самовоспламенения более +500о С. Хранят асботекстолит в закрытом и чистом помещении в горизонтальном положении на полках или подкладках на расстоянии не менее 5 см от пола. Асботекстолит используется в качестве теплоизоляционного материала. Асбестовая ткань – это полотно, состоящее из переплетенных асбестовых нитей, содержащие от 5 до 18% вискозы, хлопка или лавсана. Отличается высокими теплоизоляционными свойствами, высокой прочностью и долговечностью при температуре рабочей среды до +500 °С. В зависимости от области применения асботкань также подразделяется на несколько марок. Асбестовая ткань используется в качестве прокладочного и теплоизоляционного материала и для спецодежды, например, пожарников. Асбестовые ткани используются для производства асбестовых текстолитов и пластиков, колец, рукавов и манжет. Жаропрочная одежда пожарников также изготавливается из асбестовой ткани. Асбестовый шнурполучают из волокон хризотилового асбеста с примесью хлопка и других химических волокон, чаще всего путем оплетения крученых нитей или ровницы. Минеральные волокна, напоминающие шелковую пряжу, переплетают с вискозой или хлопком в жгуты. Асбестовый шнур также известен под другими торговыми наименованиями: ШАОН, асбошнур. Содержание асбеста, способ плетения, размеры и формы готового изделия варьируются. К достоинствам асбестового шнура можно отнести стойкость к вибрационным воздействиям. Асбошнур хорошо зарекомендовал себя при работе в различных рабочих средах: газ, пар, вода – он выдерживает температуру до + 400оС. Рекомендуемое рабочее давление при использовании асбестового шнура: до 0,1 МПа. Шнуры выпускаются без сердечника и с сердечником, отличаются между собой различным диаметром от 0,7 - 8 до 10 - 25мм и способом производства. Для удобства в использовании их выпуск производится в бобинах или бухтах, при этом средний вес бухты 10-15 кг. Шнуры без сердечника это цилиндрическое тело, состоящее из нескольких сложений однониточной пряжи, скрученных вместе. Однако при этом направление крутки противоположно направлению крутки однониточной пряжи. В диметре шнуры без сердечника могут быть от 0,7 до 8 мм. При изготовления шнуров с сердечником, в качестве сердечника используют асбестовые нити, пряжу, ровницу в несколько сложений или асбестовый пуховый шнур марки ШАП, обвитый снаружи асбестовой нитью, или пряжей в несколько сложений. В этом случае диметр шнура колеблется в пределах 10-25мм.Диаметр такого шнура от 3 до 25 м. Существует четыре вида асбестового шнура: - ШАОН – шнур асбестовый общего назначения – используется для термоизоляции и уплотнения. В качестве сердечника обычно используется асбестовая ровница или же крученые нити, а снаружи такой шнур оплетается асбестовым волокном. При этом рабочим давлением считается 0,2 МПа, а максимально возможная рабочая температура 400о °С. Этот тип изделия устойчив к вибрационным нагрузкам. Производят шнуры общего назначения диаметром от 3 до 35 мм. - ШАП – шнур асбестовый пуховый – тоже предназначен для работы в сложных условиях. Сердечник такого шнура представляет собой прочесанные асбестовые нити, переплетенные с хлопковыми или синтетическими. Наружная оплетка – асбестовая пряжа. Допустимая температура эксплуатации 400 °С при максимальном рабочем давлении 0,1 мПа. - ШАГ - шнур асбестовый газогенераторный - преимущественно используют в средах, подразумевающих наличие газов, например, при уплотнении люков, газогенераторных установок. Этот шнур в зависимости от типоразмера производят диаметром от 15 до 40 мм. Максимально допустимая температура эксплуатации - 400о °С, давление - 0,15 мПа. - ШАУ – шнур асбестовый уплотнительный. При схожести рабочих параметров (t до 400o °С, P не выше 0,1 мПа) с остальными типами, уплотнительный шнур отличается максимальными размерами. Этот шнур используют для термоизоляции коксовых печей. Паронит представляет собой гибкий листовой материал, который изготавливается на паронитовых вальцах. Для производства паронита используется резиновая смесь волокон хризотилового асбеста, наполнителей, синтетического каучука и вулканизирующей группы. Плотность паронита может изменяться в пределах от 1,5 до 1,8 г/см3. Он не деформируется при длительном хранении и не подвергается тлетворному влиянию бактерий и грибков, что делает возможным применения паронита в районах с тропическим и умеренным климатом. Паронит сохраняет свои эксплуатационные свойства при температуре от -50С по +490С по Цельсию. Свидетельством качества листового паронита служит его эластичность (при сгибе не ломается и не трескается).Материал прекрасно рубится, режется и позволяет производить прокладки различных форм. Наиболее популярными разновидностями этого материала являются паронит маслобензостойкий и паронит общего назначения. Как разновидность асбестовых прокладочных материалов, паронит находит применение в машиностроении, химической и нефтехимической промышленности, металлообработке и металлургии, электроэнергетике и электротехнике. Асболавсановая лента представляет собой тканое полотно из волокон хризотилового асбеста. Она изготавливается из асбестовой пряжи и полиэфирного волокна лавсана. Лента асболавсановая - лента асболавсановая электроизоляционная, рабочая температура до +200оС, поставляется в мотках длиной 30 п.м., толщиной 0.35 мм и шириной 25, 30, 35 мм. Лента ЛАЭ - лента асбестовая электроизоляционная, рабочая температура до +400оС, поставляется в мотках длиной 50 п.м., толщиной 0.4 и 0.5 мм и шириной 20, 25, 30 мЛента асбестовая применяются для электроизоляции проводов, кабелей, элементов электрических машин; защиты катушек электрических машин от механических и тепловых повреждений, а также в качестве полупроводящих высоковольтных покрытий. Вопрос№48. Магнитомягкие материалы: пермаллои, альсиферы. Их виды, состав, магнитные характеристики, применение. Напишите марки нелегированного и легированного пермаллоев и расшифруйте их. Периаллои-пластичные железоникелевые сплавы с содержанием никеля от 36 до 80%. Для улучшения тех или иных свойств в них вводят молибден, хром или медь, получая легированные пермаллои. Пермаллои. Содержащие 36-50% никеля, называются низконикелевыми, а 60-80%- высоконикелевыми. Все пермаллои отличаются высокими магнитными характеристиками, что обеспечивается не только их составом и химической частотой, а также специальной тепловой обработкой. При этом сплав нагревают со скоростью 400-500 °С в час, выдерживают при 1000-1150°С в течение 3-6 часов, затем охлаждают со скоростью 100-200 °С в час до комнатной температуры. Все пермаллои чувствительны к механическим деформациям, наклепу при резке, штамповке и другим механическим воздействиям. Поэтому детали из пермаллоя подвергают дополнительной тепловой обработке-отжигу. Пермаллои оставляют в виде лент толщиной 0,002-1,5 мм, листов толщиной 1-2,5 мм и прутков диаметром 8-60 мм и более. Низколегированные пермаллои применяют для изготовления сердечников дросселей, малогааритных трансформаторов и магнитных усиллителей, а высоконикелевые-деталей аппаратуры. Альсиферы представляют собой нековкие хрупкие сплавы, состоящие из 5,5-13% алюминия, 9-10 % кремния, остальное -железо. Альсиферы предназначались для замены дорогих периаллоев, но удалось это сделать в сравнительно ограниченной области их применения. Из альсифера изготовляют литые сердечники, работающие в диапазоне частот не более 20 кГц, так как на более высоких частотах в них возникают большие потери на вихревые потоки. Кроме того, из альсифер отливают полые детали с толщиной стенок не менее 2 мм. Сог ла с но ГОСТ 10994 и ГОСТ 10160 в обо з на че нии пермаллоя или пер мен дюра две пе р вые ци ф ры обозначают со де р жа ние эле мен та, усло в ное обо з на чение которого ука за но после этих цифр. Обо з начения элеме н тов ко ди ру ются следующими бу к ва ми: Н- Ni, К- Co, М- Mo, X- Cr, C- Si, Д- Cu, Ю- Al, Ф- Va, Г- Mn. Буквы А или И в конце обо зна чения спла ва указывают на его улуч шен ные свой ст ва, буква П озна чает, что сплав характеризуется прямоугольной пет лей гис те ре зи са. Через де фис может быть указан спо соб вы плавки сплава (ВИ- ва куумно-ин дукционный, ЭЛ- эле к т ро нно-лу че вой, П- плаз мен ный, Ш- эле к т ро шлаковый, ВД- ва куумно-дуговой). На пример, 82НМП-ВИ - это обо зна че ние марки же лезо-никелевого пер маллоя с ППГ и ку би че с кой тек сту рой, по лу чен ного вакуумно-инду кционным спо со бом. Марки некоторых пермаллоев и характеристики магнитомягких сплавов приведены в табл. 3.6. Таблица 3.6
* Буквенные обозначения сплавов: Н – никель, С – кремний, Х – хром, М – молибден, Д– медь, Ф – ванадий, А или И – улучшенные свойства, П – прямо угольная петля гистерезиса. Различают две разновидности пермаллоев. Высоконикелевые пе рмаллои содержат 70...80% Ni. К ним относятся сплавы марок 79НМ, 80НХС, 76НХД, 78Н. С увеличением содержания никеля магнитная проницаемость пермаллоя растет, а индукция насыщения уменьшается, но одновременно возрастают удельные потери. При по вышении частоты, а также напряженности подмагничивающего (по сто ян ного) поля магнитная проницаемость пермаллоя резко уменьшается. Пермаллои изготавливаются в виде холоднокатаных лент толщиной 0,0015...2,5 мм, горячекатаных листов толщиной 3...22 мм, горячекатаных прут ков диаметром 8...100 мм и поставляются термически необработанными. После изготовления деталей их термически обрабатывают для улучшения магнитных свойств. В таблице 3.7. приведены магнитные параметры лент из пермаллоев различных марок. Таблица 3.7 Магнитные параметры лент из пермаллоев
* Значения коэффициентов прямоугольности 0,8 и 0,9 для толщин ленты 0,05 и 0,1 мм, соответственно Низконикелевые пермаллои со де р жат 40...45% Ni. К ним относятся сплавы марок 45Н, 50Н, 53Н.Низколегированные пермаллои, например марок 45Н, 50Н, при меняют ся для изготовления магнитопроводов малогабаритных трансформаторов, работающих в слабых постоянных магнитных полях. Низколегирован ные пермаллои марок 38НС, 42НС и 50НХС отличаются повышенным удель ным электрическим сопротивлением и поэтому применяются для изго товления магнитопроводов трансформаторов, работающих при повышенных и высоких частотах. Выпускаются также пермаллои с прямоугольной петлей гистерезиса (50НП, 68НМП, 34НКМП, 79НМП и др.), которые используются в трансфор маторах статических преобразователей напряжения, в импульсных транс форматорах. Пермаллои с высоким содержанием никеля (79НМ, 80НХС и др.) обладают сравнительно малым удельным электрическим сопротивлением и поэтому используются для изготовления магнитопроводов, работающих в постоянных магнитных полях. Добавка в пермаллой других элементов в количестве 3...6% улу чшает свой ства сплава, в частности, увеличива ет удельное эле ктро сопро тив ле ние, повышает температур ную стабильность, ме ха ни чес кие свойства при об работке. Вопрос№56. Физические, химические и технологические свойства материалов. Эксплуатационные свойства. Объясните практическое значение технологических свойств материалов. Эксплуатационные свойства. Эти свойства оп ределяют в зависимости от условий работы ма шины специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость. Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление износу, т. е. постепен ному изменению размеров и формы тела вслед ствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. К эксплуатационным свойствам следует также отнести хладостойкость, жаропрочность, анти-фрикционность и др. Физические свойства. К физическим свойствам металлов относят цвет, плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расшире ние, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др. Цветом называют способность металлов от ражать световое излучение с определенной дли ной волны. Например, медь имеет розово-крас ный цвет, алюминий — серебристо-белый. Плотность металла характеризуется его массой, заключенной в единице объема. По плот ности все металлы делят на легкие (менее 4500 кг/м3) и тяжелые. Плотность имеет боль шое значение при создании различных изделий. Например, в самолето- и ракетостроении стре мятся использовать более легкие металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые), что способствует снижению массы изделий. Температурой плавления называют температуру, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. По температуре плавления различают тугоплавкие металлы (вольфрам 3416° С, тантал 2950°С, титан 1725°С. и др.) V легкоплавкие (олово 232°С, свинец 327°С, цинк 419,5°С, алюминий 660°С). Темпера тура плавления имеет большое значение при вы боре металлов для изготовления литых изделий, сварных и паяных соединений, термоэлектриче ских приборов и других изделий. В единицах СИ температуру плавления выражают в граду сах Кельвина (К). Теплопроводностью называют, спо собность металлов передавать тепло от более на гретых к менее нагретым участкам тела. Сереб ро. медь, алюминий обладают большой теплопроводностью. Железо имеет теплопроводность при мерно в три раза меньше, чем алюминий, и в пять раз меньше, чем медь. Теплопроводность имеет большое значение при выборе материала для де талей Тепловым расширением называют спо собность металлов увеличиваться в размерах при нагревании и уменьшаться при охлаж дении. Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения α = (l2 –l 1) [l 1 (t 2 – t 1)], где l 1 и l 2 длины тела при температурах t 1 и t 2. Коэффициент объемного расширения равен 3 α. Тепловые расширения должны учитываться при сварке, ковке и горя чей объемной штамповке, изготовлении литей ных форм, штампов, прокатных валков, калибров, выполнении точных соединений и сборке приборов, при строительстве мостовых ферм, ук ладке железнодорожных рельс. Теплоемкостью называют способность ме талла при нагревании поглощать определенное количество тепла. В единицах СИ имеет размер ность Дж/К. Теплоемкость различных металлов сравнивают по величине удельной теплоемко сти — количеству тепла, выраженному в боль ших калориях, которое требуется для повыше ния температуры 1 кг металла на 1°С (в едини цах СИ — Дж/(кг.К). Способность металлов проводить электриче ский ток оценивают двумя взаимно противопо ложными характеристиками — электропро водностью и электросопротивлени ем. Электрическая проводимость оценивается в системе СИ в сименсах (См), а удельная электро проводность — в См/м, аналогично электросо противление выражают в омах (Ом), а удельное электросопротивление — в Ом/м. Хорошая элек тропроводность необходима, например, для токоведущих проводов (медь, алюминий). При изго товлении электронагревателей приборов и печей необходимы сплавы с высоким электросопротив лением (нихром, константан, манганин). С по вышением температуры металла его электропро водность уменьшается, а с понижением — увели чивается. Магнитные свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью или маг нитной постоянной, т. е. способностью металлов намагничиваться. В единицах СИ магнитная по стоянная имеет размерность Гн/м. Высокими магнитными свойствами обладают железо, ни кель, кобальт и их сплавы, называемые ферро магнитными. Химические свойства. Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов со противляться окислению или вступать в соеди нение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами тем быстрее он разрушается. Хими ческое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды на зывают коррозией. Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или окалино-стойкими. Такие металлы применяют для изготовления деталей, которые эксплуатируются в зо не высоких температур.Химические свойства металлов обязательно учитываются при изготовлении тех или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в химически агрессивных средах. Технологические свойства. Эти свойства ха рактеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Тех нологические свойства определяют при техноло гических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки. Образец, подвергнутый технологической пробе осматривают. Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие трещин, надрывов, расслоения или излома. К основным технологическими свойствам относят: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства и др. Обрабатываемость резанием — одна из важнейших технологических свойств, потому что подавляющее большинство заготовок, а так же деталей сварных узлов и конструкций подвергается механической обработке. Одни металлы обрабатываются хорошо до получения чистой и гладкой поверхности, другие же, имеющие высокую твердость, плохо. Очень вязкие металлы с низкой твердостью также плохо обрабатываются: поверхность получается шероховатой, с задира ми. Улучшить обрабатываемость, например, ста ли можно термической обработкой, понижая или повышая ее твердость. Свариваемость — способность металлов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла. Ее определяют пробой сваренного образца на загиб или растяжение. Ковкость — способность металла обрабатываться давлением в холодном или горячем состо янии без признаков разрушения. Ее определяют кузнечной пробой на осадку до заданной степени деформации. Высота образца для осадки равна обычно двум его диаметрам. Если на боковой поверхности образца трещина не образуется, то и такой образец считается выдержавшим пробу; а испытуемый металл — пригодным для обработки давлением. Жидкотекучесть — способность расплавленного металла хорошо заполнять полость ли тейной формы. Усадка при кристаллизации — это умень шение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое; является, причиной образо вания усадочных раковин и усадочной пористо сти в слитках и отливках. Ликвация — неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристалли зации, обусловлена тем. что сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются не при од ной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается ликвация, при чем наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину температурного интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кис лород, фосфор, углерод). Вопрос№66. Цель отжига и нормализации. Укажите, как проводится отжиг и нормализация. Почему термообработка позволяет уменьшить металлоемкость машин? Отжиг — это первичная операция термической обработки, при которой стали нагревают до определенных температур, выдерживают при этих температурах и затем медленно охлаждают вместе с печью. Цели и назначение отжига так же разнообразны, как и выполнение. Отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, повышения механических свойств металла, улучшения обрабатываемости режущим инструментом, снижения твердости и для подготовки структуры к дальнейшей термической обработке. В зависимости от температуры нагрева и назначения различают следующие виды отжига: полный, неполный, отжиг на зернистый перлит, изотермический, диффузионный и т. д. Отжиг осуществляется главным образом после горячей механической обработки и литья углеродистых и легированных сталей. Основной целью полного отжига кованых и литых деталей является измельчение зерна, смягчение металла для улучшения его обработки режущим инструментом и устранение внутренних напряжений. Это достигается нагревом, не превышающим 20-40°С верхней критической точки Асз, и медленным охлаждением. Температуру нагрева для деталей, изготовленных из углеродистых сталей, определяют по диаграмме состояния, а для легированных сталей - по положению их критической точки Асз.Время выдержки при температуре отжига обычно складывается из времени, необходимого для полного прогрева всей массы деталей, и времени, нужного для окончания структурных превращений. После отжига сталь медленно охлаждают вместе с печью. Детали, изготовленные из углеродистой стали, охлаждают со скоростью 180-200°С в час, из низколегированных сталей - со скоростью 90-100°С в час, из высоколегированных - со скоростью примерно 50°С в час. Высоколегированные стали целесообразнее подвергать изотермическому отжигу. В результате полного отжига деталей, изготовленных из доэвтектоидной углеродистой стали, получается пластинчатый перлит, а зерна феррита располагаются в виде разорванной сетки. Структура фасонных литых деталей, изготовленных из стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,45%, обычно неоднородна, т. е. состоит из очень крупных и мелких зерен, а механические свойства такой стали неудовлетворительны. Поэтому для повышения механических свойств, измельчения зерна и снятия внутренних напряжений литые детали нужно обязательно подвергать полному отжигу. Нормализация. Термическую операцию, при которой сталь нагревают до температуры 30-50°С выше верхних критических точек Асз и Аст, выдерживают при этой температуре и затем охлаждают на спокойном воздухе, называют нормализацией. Нормализацией устраняют внутренние напряжения и наклеп, повышают механические свойства и подготовляют структуру стали для окончательной термической обработки. При нормализации превращение аустенита происходит с большей степенью переохлаждения, чем при отжиге, поэтому перлит имеет более тонкую структуру. В результате нормализации сталь получает нормальную, однородную мелкозернистую структуру. При нормализации среднеуглеродистых и малолегированных сталей образуется структура сорбитообразного перлита или сорбита и свободного феррита. При этом прочность и ударная вязкость нормализованной стали значительно выше, чем отожженной. Например, у хромистой стали 40Х после отжига σь = 65,5 кгс/мм2, δ = 21%, ак = 5,6 кгсм/см2, а после нормализации σь = 75,4 кгс/мм2; δ = 20,9%; ак = 7,8 кгсм/см2. Нормализация стали по сравнению с отжигом является более коротким процессом термической обработки, а следовательно, и более производительным. Поэтому углеродистые стали целесообразнее нормализовать, а не отжигать. Почему термообработка позволяет уменьшить металлоемкость машин Современная металлургия стоит перед нелегкой задачей: увеличить качество выпускаемой продукции за счет снижения металлоемкости, при этом надежность, прочность и долговечность должны не только не уступать, но и превосходить продукцию, выпущенную ранее. Решить эту проблему позволит термическая обработка металла. Процессы нагрева и охлаждения позволяют изменить физические, механические и химические свойства обрабатываемых заготовок за счет внутренних структурных изменений в самой заготовке. Почему простой на первый взгляд процесс нагрева и охлаждения способен повышать прочность сплавов и наделять их дополнительными свойствами? Эксперименты показывают, что процесс термообработки повышает исходные показатели твердости стали с 150-250 НВ до 600-650 НВ после закалки. Твердость не единственный приоритет подобного процесса. В результате термообработки стали размеры и вес деталей уменьшается, при этом возможные нагрузки, которая может выдержать подобная деталь увеличиваются. Применение химико-термической обработки позволяет получить на изделиях поверхностный слой, который обладает повышенной износоустойчивостью, повышается его коррозийная стойкость, а также жаростойкость. Процесс химико-термической обработки заключается в том, что путем диффузии поверхностный слой стали бомбардируется необходимыми элементами: азотом, углеродом, хромом, никелем и другими элементами. Вышеназванные вещества способны встраиваться в состав кристаллической решетки металлов, легче всего в газообразном состоянии, поэтому и применяется именно химико-термический метод воздействия. Это направление получило свои технологические подвиды: цементация, цианирование, азотирование. К примеру, при цементации поверхностный слой металлов поглощает углерод. При последующей термической обработке поверхностный слой приобретает повышенную износоустойчивость и прочность, при этом сам металл остается достаточно вязким. Таким образом детали, полученные цементацией могут выдерживать значительные ударные нагрузки и оставаться стойкими к истиранию. Применяя двойную закалку можно уменьшить вес, к примеру, зубчатых колес, при этом получить высокую ударную вязкость деталей и стойкий поверхностный слой. При азотировании происходит активная диффузия атомов азота из соединений аммиака, при этом процессе детали получают дополнительную антикоррозийную защиту. Вопрос№74. Сущность электрохимической защиты металлов от коррозии. В каких случаях лучше предохраняет от коррозии анодное покрытие, а в каких-катодное и почему? Электрохимическая защита – эффективный способ защиты готовых изделий от электрохимической коррозии. В некоторых случаях невозможно возобновить лакокрасочное покрытие или же защитный оберточный материал, тогда целесообразно использовать электрохимическую защиту. Покрытие подземного трубопровода или же днища морского суда очень трудоемко и дорого возобновлять, иногда просто невозможно. Электрохимическая защита надежно защищает изделие от коррозии, предупреждая разрушение подземных трубопроводов, днищ судов, различных резервуаров и т.п. Применяется электрохимическая защита в тех случаях, когда потенциал свободной коррозии находится в области интенсивного растворения основного металла либо перепассивации. Т.е. когда идет интенсивное разрушение металлоконструкции. Суть электрохимической защитыК готовому металлическому изделию извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. Результатом этого является то, что анодные участки на поверхности металла стают катодными. А в следствии воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла конструкции, а анода.В зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла, электрохимическую защиту подразделяют на анодную и катодную. Катодная защита от коррозии Катодная электрохимическая защита от коррозии применяется тогда, когда защищаемый металл не склонен к пассивации. Это один из основных видов защиты металлов от коррозии. Суть катодной защиты состоит в приложении к изделию внешнего тока от отрицательного полюса, который поляризует катодные участки коррозионных элементов, приближая значение потенциала к анодным. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом коррозия защищаемой конструкции почти сводится к нулю. Анод же постепенно разрушается и его необходимо периодически менять. Катодная защита применяется как самостоятельный, так и дополнительный вид коррозионной защиты. Анодная защита от коррозии Анодную электрохимическую защиту применяют для конструкций, изготовленных из титана, низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Анодная защита применяется в хорошо электропроводных коррозионных средах. При анодной защите потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до достижения пассивного устойчивого состояния системы. Достоинствами анодной электрохимической защиты является не только очень значительное замедление скорости коррозии, но и тот факт, что в производимый продукт и среду не попадают продукты коррозии. Анодную защиту можно реализовать несколькими способами: сместив потенциал в положительную сторону при помощи источника внешнего электрического тока или введением в коррозионную среду окислителей (или элементов в сплав), которые повышают эффективность катодного процесса на поверхности металла. Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму схожа с анодной поляризацией. Если использовать пассивирующие ингибиторы с окисляющими свойствами, то защищаемая поверхность переходит в пассивное состояние под действием возникшего тока. К ним относятся бихроматы, нитраты и др. Но они достаточно сильно загрязняют окружающую технологическую среду. При введении в сплав добавок (в основном легирование благородным металлом) реакция восстановления деполяризаторов, протекающая на катоде, проходит с меньшим перенапряжением, чем на защищаемом металле. Если через защищаемую конструкцию пропустить электрический ток, происходит смещение потенциала в положительную сторону. Установка для анодной электрохимической защиты от коррозии состоит из источника внешнего тока, электрода сравнения, катода и самого защищаемого объекта.Вопрос№80. Перечислите основные виды измерительного инструмента, дайте их краткую характеристику и укажите область применения каждого. Измерительные головки. Используются для измерения линейных размеров деталей, отклонений формы и расположения поверхностей. Линейки и угольники — инструмент для разметки обрабатываемой детали. Рулетки. Представляют собой гибкие стальные ленты, сматывающиеся в специальный футляр, используемые для линейных размеров изделий.
Снятие измерений с помощью плоских щупов происходит следующим образом: в зазоре, где необходимо снять измерения, вводят пластинки набора, одну за другой. Такие действия проводятся до тех пор, пока одна из пластин с трудом заходит в зазор, а следующая за ней уже не может протиснуться. В случае применения клинового щупа такой инструмент осторожно вводят в зазор до его остановки, получая необходимую величину измерения, равную толщине щупа, указанной на его лицевой поверхности.
Список литературы: 1 Филиков В.А. Электротехнические и конструкционные материалы. 2 Комаров О.С. Технология конструкционных материалов. INTERNET: 3 http://tverdysplav.ru 4 http://osvarke.info | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||